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    Expediente Tcnico del Proyecto:DIAGNOSTICO DE LA LST EN 33 22,9 kV CHILCAYOC - QUEROBAMBA -MINA N REVISIN : 01

    Capitulo IV : Calculos Justificativos

    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    EXPEDIENTE TCNICO DEL PROYECTO:

    DIAGNOSTICO DE LA LINEA DE SUBTRANSMISION EN 33 22,9 kV

    CHILCAYOCQUEROBAMBA MINA

    CAPITULO IV: CALCULOS JUSTIFICATIVOS

    NDICE

    I GENERALIDADES

    1. Objetivo del Capitulo2. Ubicacin del Proyecto

    2.1. Ubicacin Geografica2.2. TopografiaAltitud del Area del proyecto

    3. Condiciones Climatologicas y Ambientales3.1 Condiciones Climatolgicas3.2 Condiciones Ambientales3.3 Condiciones Sismicas

    4. Caracteristicas de la Lnea de Subtransmisin5. Ancho de la Franja de Servidumbre

    II DESCRIPCIN DE LAS INSTALACIONES EXISTENTES

    1. Subestacin de Potencia Chilcayoc2. Subestacin de Transformacin Bolivar II3. Subestacin de Transformacin San Jeronimo 01

    III CRITERIOS DE INGENIERIA

    1. Normas Aplicables2. Criterios de Operacin y Solicitud de Demanda de Potencia3. Condiciones de Servicio4. Criterios de Seleccin y Ubicacin del Cable de Guarda5. Criterios de Seleccin del Aislamiento de la Linea

    5.1 Niveles de Aislamiento de la Lnea5.2 Criterios de Diseo del Aislamiento

    6. Tasa de Falla esperada por Descargas Atmosfricas6.1 Criterios Generales de Clculo6.2 Resultados del Clculo

    7. Criterios de Seleccin de Puesta a Tierra

    7.1 Criterios Generales7.2 Configuraciones de Puestas a Tierra

    8. Distancias Minimas de Seguridad8.1 Requerimientos minimos en los armados existentes8.2 Distancias de Seguridad Verticales

    9. Criterios de Diseo Mecnico

    IV SELECCIN Y UBICACIN DEL CABLE DE GUARDA

    1. Analisis de Sobretensiones Internas y Externas2. Metodos para determinar el apantallamiento

    2.1 Mtodo de BURGSDORF-KOSTENKO2.2 Mtodo de WHITEHEAD2.2 Mtodo Grafico para determinar el angulo de apantallamiento

    V SELECCIN DEL AISLAMIENTO DE LA LINEA Y LOS AISLADORES

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    1. Coordinacin del Aislamiento2.1 Aspectos Generales2.2 Seleccin del Nivel de Aislamiento2.2 Determinacin de Tensiones Soportadas de Coordinacin (Ucw)

    2.3 Determinacin de las Tensiones Soportadas Especificadas (Urw)2.4 Eleccin del Nivel de Aislamiento asignado 2.5 Eleccin de los Niveles de Aislamiento Normalizados2.6 Contaminacin2.7 Factores de Seguridad (Ks)2.8 Correccin Atmosfrica2.9 Factores de Conversin de Ensayos

    3 Coordinacin del Aislamiento para 66 kV3.1 Determinacin del Aislamiento del Equipamiento en 66 kV3.2 Determinacin de las Distancias Fase-Fase y Fase-Tierra

    4 Coordinacin del Aislamiento para 33 kV

    4.1 Determinacin del Aislamiento del Equipamiento en 33 kV4.2 Determinacin de las Distancias Fase-Fase y Fase-Tierra

    6 Conclusiones7 Anexos

    7.1 Niveles de Aislamiento Seleccionados7.2 Coordinacin del aislamiento para equipos 66 kV de Subestacin Elctrica

    Ayacucho-Celda de Lnea7.3 Coordinacin del aislamiento para equipos 66 kV de Subestacin Elctrica

    Ayacucho-Celda de Transformador7.4 Coordinacin del aislamiento para equipos 33 kV de Subestacin Elctrica Ayacucho

    2. Verificacin de las Caracteristicas Tcnicas de los Aisladores Instalados

    VI SELECCIN Y CONFIGURACIN DEL SISTEMA DE PUESTA A TIERRA6.1 Alcance general6.2 Finalidad6.3 Valor Permisible6.4 Metodologa de Clculo6.5 Configuracin de la Puesta a Tierra6.6 Conclusiones

    VII CALCULO DE LAS DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD

    7.1 Distancia de Seguridad Entre Conductores de Fases7.2 Distancias de Seguridad en la Estructura7.3 Longitud de Cruceta Para Estructura Tipo S7.4 Distancias de Seguridad

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    EXPEDIENTE TCNICO DEL PROYECTO:

    DIAGNOSTICO DE LA LINEA DE SUBTRANSMISION EN 33 22,9 kVCHILCAYOCQUEROBAMBA MINA

    CAPITULO IV: CALCULOS JUSTIFICATIVOS

    I GENERALIDADES

    1. Objetivo del Capitulo

    El objetivo del presente capitulo es sustentar los criterios de diseo e indicar los clculosrealizados, necesarios para recomendar las soluciones tcnicas econmicamente viables,para disminuir el nmero de desconexiones de la lnea de substransmisin en 33 22,9 kVChilcayocQuerobambaMina.

    2. Ubicacin del Proyecto

    2.1. Ubicacin Geografica

    La Construccin se ubica entre las coordenadas UTM Zona 18: 662 000 E, 8 428 000 E; 8 432 000 N y676 000 E, 8 492 000 N; encontrndose dentro de los cuadrantes: Chincheros hoja 28-O,Andahuaylas 28-P y Querobamba 29-O, de las cartas del Instituto Geogrfico Nacional.

    2.2. TopografiaAltitud del Area del proyecto

    La altitud de la lnea Chilcayoc Querobamba - Mina vara entre los 2 484 y 4 342 msnm,considerndose para efectos de diseo una altitud minima y mxima de 2 400 y 4 500 msnm.

    La topografa que encierra la Lnea Sub Transmisin en 33 22,9 kV Chilcayocc Querobamba -Mina, est constituida por zonas escarpadas y con partes planas que se encuentran en lugares dondese realiza la agricultura y ganadera, cercanas a las poblaciones de Chilcayoc, Potongo, Quije,Colcabamba, Querobamba, Chonta y Taca. La topografa ondulada y plana presenta afloraciones deroca tpico de la zona de mesetas disectadas entre Ccolccabamba y Potongo. La topografa escarpadaatraviesa quebradas pequeas entre, Chilcayoc Potongo y Querobamba - Taca teniendo tambinafloraciones de roca.

    3. Condiciones Climatologicas y Ambientales

    3.1 Condiciones Climatolgicas

    Las caractersticas climatolgicas de la zona del proyecto, que sirven de referencia para eldiseo de la Lnea de Transmisin, son las siguientes:

    - Rango de Altitud : 2 4004 350 msnm- Temperatura Mxima : 28 C- Temperatura Media : 15 C- Temperatura Mnima : -5 C- Polucin Ambiental : Light-Ligera, en el Tramo SE Chilcayoc - E6381 y Heavy-

    Pesada, en el tramo E6382SE Bolivar (segn IEC 815)- Mxima Velocidad de Viento : 113 km/h (de acuerdo al CNETabla 250-1.B)- Nivel cerunico : 50 das tormenta / ao (Segn el mapa isoceraunico

    del Ing. J. Yanque y lo verificado en campo)

    3.2 Condiciones Ambientales

    El clima de la zona es frgido, siendo bien marcados las variaciones de temperatura, donde

    las oscilaciones trmicas tienen variaciones de temperatura por encima de los 15 C

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    durante el da e inferiores a 0 C durante la noche. Se caracteriza por la presencia de lluviasy tormentas elctricas durante los meses de Noviembre a Marzo.

    3.3 Condiciones Sismicas

    -Aceleracin Vertical : 0,3 g

    - Aceleracin Horizontal : 0,5 g- Frecuencia : 60 Hz

    4. Caracteristicas de la Lnea de Subtransmisin

    La lnea de subtransmisin Chilcayoc - Querobamba Mina, permitir dotar de energaelctrica trifsica a las instalaciones propiedad de la Mina Catalina Huanca desde lasubestacin de potencia Chilcayoc con una tensin de 33 kV.

    Dicha lnea de subtransmisin es de simple terna, configuracin triangular y horizontal, conpostes de concreto en su mayora, y algunos postes de madera y estructuras metlicas; conuna longitud aproximada de 35,286 km. Adems tiene instalado conductores de aleacinde aluminio (AAAC) de 95 mm, y para proteccin contra descargas atmosfricas se hainstalado en algunos tramos hasta tres (3) cables de guarda de acero galvanizado grado EHSde 50 mm y 23 mm de seccin.

    Los aisladores son polimricos tipo suspensin o anclaje de 36 kV y 46 kV, en la mayora delas estructuras; y con cadenas de aisladores de porcelana tipo 52-3, de suspensin queestn conformadas por 3 4 unidades.

    Conclusin: Los principales elementos de la lnea de subtransmisin en 33 22,9 kV, seencuentran en buen estado.

    5.1.1 Caracteristicas del equipamiento de la lnea

    Entre los materiales y equipos principales utilizados se mencionan a los siguientes:

    - Postes de concreto de 13 m/300 daN, 13 m/400 daN, 14 m/300 daN, 14 m/400 daN, y 15m/400 daN; Postes de pino amarillo clase 5, 12m; y torres metlicas de 18m.

    - Aisladores polimricos tipo suspensin de 46 y 36 kV (Proveedores Gamma, Maclean, y Silicon);y aisladores de porcelana tipo suspensin tipo 52-3, con 3 4 unidades por cadena.

    - Conductor de Aleacin de Aluminio de 95 mm- Cable de guarda de acero galvanizado de 23 y 50 mm- Crucetas de Perfil angular FG de 76 x 76 x 6,3 mm de 1,2; 2,40 y 4,30 m de longitud.- Puestas a tierra en todas las estructuras- Retenidas- Pararrayo polimrico 21kV.- Seccionador fusible unipolar tipo cut - out 27 kV, 150kV-BIL, 200A

    -Reclosers

    - Trafomix- Banco de reguladores de tensin.

    5.1.2. Descripcin del Trazo de Ruta de la lnea

    Tramos que cuentan con apantallamiento natural:

    Teniendo en cuenta la geografa de la zona del proyecto, se ha considerado que el nico tramo quecuenta con apantallamiento natural es el tramo Chilcayoc Potongo desde la estructura 6250 hastala estructura 6273, con una longitud 7,024 km, la misma que representa aproximadamente el 20% dela longitud total de la lnea de subtransmisin en 33 kV.

    Tramos segn el nivel de polucin:

    Teniendo en cuenta la publicacin IEC 815 Guide for the selection of insulators in respect of

    polluted conditions, se ha considerado 02 tramos con diferentes niveles de polucin:

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    - Tramo comprendido entre la SE Chilcayoc hasta la Estructura 6381, con un nivel de polucinligera.

    - Tramo comprendido entre la Estructura 6382 hasta la SE Bolivar II, con un nivel de polucin alta(Debido a la cercana con las instalaciones de explotacin de la Mina Catalina Huanca).

    Tramos segn la altura de instalacin

    A pesar que la altitud de la lnea varia entre 2 400 4 350 msnm, solamente se ha considerado lascaractersticas climatolgicas que se presentan a 4 350 msnm, para las hiptesis del calculomecanico.

    Para el clculos de los factores de correccin debido a la altitud, se considerar las siguientes zonas:

    - Zona 01: Zonas con alturas menores a 3 000 msnm.- Zona 02: Zonas con alturas mayores a 3 000 msnm y menores a 4 000 msnm.- Zona 03: Zonas con alturas mayores a 4 000 msnm.

    5. Ancho de la Franja de Servidumbre

    Se debe tener presente la Norma DGE 025-P-1/1988 aprobada con R.D. 111-88-DGE/ONTque aun esta vigente y que es refrendada por la regla 219.B.4 (Tabla 219) Anchos mnimosde la faja de servidumbre del CNE Suministro 2011, el mismo que considera para lneas detransmisin de 33 kV un ancho de 11 m (5,5 m a ambos lados del eje de la lnea).

    II DESCRIPCIN DE LAS INSTALACIONES EXISTENTES

    A continuacin se hace referencia a las instalaciones elctricas ms cercanas a la lnea desubtransmisin en 3322,9 kV ChilcayocQuerobambaMina:

    1. Subestacin de Potencia Chilcayoc

    La Subestacin de Potencia Chilcayoc, permitir dotar de energa elctrica a lasinstalaciones propiedad de la Mina Catalina Huanca desde el lado secundario delautotransformador instalado, la que contar con una baha de lnea transformacin enambos niveles de tensin (60 y 35 kV).

    Dicha subestacin ubicada en el distrito de Chilcayoc, provincia de sucre, departamento deAyacucho, y cuenta con un autransformador de potencia de 6,5-8,25/6,5-8,25/1,2-1,5 MVA(ONAN-ONAF), de 60/35/2,4 kV, grupo de conexin Ynd5; sin regulacin de tensinautomtica.

    En los niveles de tensin de 60 y 35 kV, se encuentran equipados con pararrayos,transformador de tensin, seccionador de lnea e interruptor de potencia. Adems dichasubestacin tiene instalado un sistema de control, medicin y proteccin, un sistema deservicios auxiliares en corriente alterna 220/380 V y continua 100 V, un sistema decomunicaciones, de tal forma que pueda ser operada tanto de manera local y remotamediante los equipos de control instalados o mediante el sistema SCADA.

    2. Subestacin de Transformacin Bolivar II

    La subestacin de Bolivar II, se encuentra ubicada en la Mina Catalina Huanca, cerca a lalocalidad de Taca, Distrito de Canaria, Provincia de Fajardo, departamento de Ayacucho auna altura de 3215 msnm.

    Dicha subestacin cuenta con un transformador de potencia de 4 MVA (ONAN), de 33-

    22,9/4,16 kV, grupo de conexin Ynyn5. Ademas cuenta con los siguientes equipamientosprincipales: 06 Pararrayos de Oxido de Zinc de 21 kV, 10 kA; 03 Seccionadores de Puenteo

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    Unipolar (By pass) 38 kV, 600 A, 200 kV-BIL; y Banco de reguladores de tensin 3 x 14,4 kV,100 A, 150 kV-BIL, 10%, 32 pasos.

    3. Subestacin de Transformacin San Jeronimo 01

    La subestacin de San Jeronimo 01, se encuentra ubicada a ocho (08) kilmetros de la MinaCatalina Huanca, Distrito de Canaria, Provincia de Fajardo, departamento de Ayacucho auna altura de 3280 msnm.

    Dicha subestacin cuenta con un transformador de potencia de 3,6 MVA (ONAN), de 33-22,9/4,16 kV, grupo de conexin Ynyn5.

    III CRITERIOS DE INGENIERIA

    1. Normas Aplicables

    Para el desarrollo del proyecto se tomarn en cuenta las siguientes normas y

    recomendaciones de diseo, segn su mbito de aplicacin:- Ley de Concesiones Elctricas (DL 25844) y su Reglamento (DS N 009-93-EM)- Cdigo Nacional de Electricidad Suministro (CNE Suministro).- Cdigo Nacional de Electricidad Utilizacin (CNE Utilizacin)- Norma Tcnica de Calidad de los Servicios Elctricos (NTCSE)- Normas Tcnicas Peruanas vigentes (NTP)- Normas de la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC)- Normas ANSI (American National Standards Institute)- Normas ASTM (American Society for Testing and Materials)- Recomendaciones IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)

    Adems de las normas anteriores pueden ser considerados criterios y recomendaciones dediseo de normas de reconocido prestigio internacional cuando su aplicacin sea requerida.

    2. Criterios de Operacin y Solicitud de Demanda de Potencia

    La Lnea de Subtransmisin de 33 kV se proyectar sobre el criterio de poder transmitir lapotencia de 10 MVA en condiciones normales de operacin.

    3. Condiciones de Servicio

    - Tensin nominal : 33 kV- Tensin mxima de operacin : 36 kV- Nivel Bsico de Aislamiento : 170 kVp

    - Frecuencia del sistema : 60 Hz

    4. Criterios de Seleccin y Ubicacin del Cable de Guarda

    Los principales criterios que deben orientar la eleccin del cable de guarda son los que se

    indican a continuacin:

    - El diseo del apantallamiento provisto por los cables de guarda, debe ser verificado a travs deuna anlisis integral que considere el aislamiento de la lnea, las puestas a tierra y los materialesque se utilizarn, de tal manera que las salidas de servicio no excedan las toleranciaspermitidas.

    - Se debe verificar que exista una adecuada coordinacin de la flecha del conductor elegido en

    relacin con la flecha de los conductores de fase, de manera tal que se eviten acercamientospeligrosos, que deriven en descargas entre conductores a mitad de vano. Esta condicin debe

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    ser verificad sobre todo en vanos de gran longitud, donde se pueden producir acercamientosno deseados entre el cable de guarda y los conductores de fase

    - En cuanto al grado de proteccin que ofrece un cable de guarda frente a descargasatmosfricas, se debe tener en cuenta que cuanto menor sea el ngulo de apantallamiento del

    cable de guarda respecto a los cables de fase mejor ser la proteccin que ofrezca. Asimismo, amayor altura de la estructura menor debe ser el ngulo de apantallamiento.

    5. Criterios de Seleccin del Aislamiento de la Linea

    5.1 Niveles de Aislamiento de la Lnea

    De acuerdo con la norma IEC 60071-1 los niveles aislamiento asociados con la mximatensin del sistema son los que se indican a continuacin:

    - Tensin de operacin nominal de la lnea : 33 kV- Tensin mxima del sistema : 36 kV- Tensin de sostenimiento al impulso atmosfrico (LIWL

    1) : 170 kVp

    - Tensin de sostenimiento a frecuencia industrial : 90 kV (eficaz)

    Estos son valores definidos para condiciones especficas de temperatura y humedad, a niveldel mar (con una presin atmosfrica de 101,3 kPa), por lo que para condiciones distintasdeben ser corregidos.

    5.2 Criterios de Diseo del Aislamiento

    Con el fin de garantizar un adecuado aislamiento en la lnea se verificar el mismo considerando lossiguientes aspectos:

    - Verificacin del nivel de aislamiento necesario y las distancias en aire frente a sobretensionesatmosfricas, sobretensiones por maniobra y sobretensiones a frecuencia industrial.

    - Verificacin de la distancia de fuga necesaria por el nivel de contaminacin observado en

    la zona del proyecto.- Verificacin la resistencia mecnica de los aisladores utilizados.

    6. Tasa de Falla esperada por Descargas Atmosfricas

    Conforme a lo establecido en los Trminos de Referencia del presente estudio, el diseo delaislamiento, apantallamiento de los cables de guarda, la puesta a tierra y el uso de materiales, es talque la salida fuera de servicio de la lnea originada por descargas atmosfricas, cumpla las siguientestolerancias mximas:

    Nivel deTensin

    (kV)

    Fallas de Origen Atmosfrico de uncircuito/100 km/ao

    Por falla de blindaje Total (Ver Nota)33 0,01 2

    Nota: La tasa total de fallas est determinada tanto por fallas de blindaje (descargas sobreconductores) como por fallas debidas a contorneos inversos (descargas sobre estructuras o cables deguarda).

    6.1 Criterios Generales de Clculo

    - Nivel Isoceraunico; se considera, de forma referencial, 50 das-tormenta/ao.- ngulo de Apantallamiento de los cables de guarda; con el fin de asegurar el mximo

    apantallamiento del cable de guarda hacia los conductores, el ngulo de apantallamientoutilizado es de5 C.

    - Nivel de Aislamiento; para calcular la tasa de salidas por descargas atmosfricas se utiliz un

    nmero mnimo de aisladores (21 unidades), cuyo BIL fue corregido para la altitud de la lnea detransmisin.

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    - Puesta a tierra; se utiliza diferentes valores de resistencia de puesta a tierra para encontrar lasensibilidad de la tasa de salida debido a la puesta a tierra.

    - Tasa total de descargas disruptivas de la lnea; ser igual a la suma de las tasas de descargasdisruptivas por falla del apantallamiento ms las debidas a descargas inversas, esto es: ST = SN

    + SB.- Fallas permanentes: En general se ha considerado que, cuando ocurre una desconexin pordescarga atmosfrica, hay una tasa de recierre exitoso de 90%, o sea, solamente el 10% de lasdescargas, por descargas atmosfricas resultan en una desconexin permanente.

    6.2 Resultados del Clculo

    El proceso de clculo esta basado en el IEEE Standard 1243-1997, cuyos reportes de clculo semuestran en el Anexo N 5.

    Como resultado de los clculos se encontr que la tasa de desconexin por falla de apantallamientoes cero y se debe a que el ngulo de apantallamiento es adecuado.

    La tasa esperada de desconexiones permanentes /100 km-ao por circuito, que ha resultado de

    los clculos efectuados y para diferentes valores de puesta a tierra son los siguientes:

    R60 Hz(Ohm)

    ST, descargasdisruptivas

    /100 km/ao

    NS, desconexiones/100 km/ao

    10 0,31 0,031

    15 0,56 0,056

    20 0,87 0,087

    25 1,24 0,124

    30 1,67 0,167

    La tasa de desconexiones permanentes / 100 km-ao que resulta de los clculos es menor que lastasas especificadas.

    7. Criterios de Seleccin de Puesta a Tierra

    7.1 Criterios Generales

    La puesta a tierra en la lnea de transmisin debe considerar los siguientes aspectos:

    - Conforme a lo sealado en el apartado 3.6., el diseo de las puestas a tierra en la lnea deberesponder a un anlisis integral del comportamiento de la lnea frente a descargasatmosfricas, considerando el aislamiento de la misma, los cables de guarda y la configuracindefinitiva de las estructuras de soporte, a fin de no exceder las tolerancias para las salidas fuerade servicio.

    - El comportamiento de la lnea frente a descargas atmosfricas est determinado por laimpedancia a tierra individual de las estructuras de la lnea. De acuerdo con este hecho, algunas

    estructuras con puestas a tierra elevadas pueden afectar de manera negativa elcomportamiento general de la lnea, a pesar que las dems estructuras cuenten con puestas atierra con valores adecuados.

    - La puesta a tierra debe mantener un valor adecuado de las tensiones de toque y de paso enzonas transitadas por personas o animales domsticos.

    7.2 Configuraciones de Puestas a Tierra

    Las configuraciones tpicas cuyo uso puede ser evaluado, segn el nivel de resistividad del terreno,son las que se indican a continuacin:

    - Varillas de puesta tierra, donde las condiciones del terreno hacen factible y econmico suuso para alcanzar el valor objetivo de resistencia a tierra.

    - Contrapesos horizontales enterrados en direccin longitudinal al eje de la lnea donde estaalternativa resulte ms conveniente o donde no sea factible el empleo de varillas.

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    Eventualmente se puede considerar ubicar el contrapeso alrededor de la estructura con el finde reducir las tensiones de toque y de paso en zonas transitadas.

    - Configuraciones mixtas con varillas y contrapesos, contrapesos tipo pletina de cobre, opuestas a tierra capacitivas, en casos de suelos con resistividades elevadas, donde las

    soluciones anteriores no permitan alcanzar el valor de resistencia a tierra necesario.

    8. Distancias Minimas de Seguridad

    8.1 Requerimientos minimos en los armados existentes

    Los armados utilizados en la lnea elctrica, debern cumplir los siguientes requerimientos generales:

    - Mantener la distancia de seguridad mnima que debe existir entre los conductores de fase y loselementos puestos a tierra en la estructura de soporte, considerando el ngulo de oscilacinmximo de las cadenas de aisladores. Se debe tomar en cuenta las distancias elctricas mnimaspara las sobretensiones de impulso, maniobra y a frecuencia industrial.

    - Mantener la distancia de seguridad mnima que debe existir entre los conductores de fase a

    mitad de vano, a fin de evitar acercamientos excesivos que provoquen descargas entre losmismos.- Mantener las distancias de seguridad mnimas de los conductores de fase al terreno y a

    objetos o instalaciones cercanos a la lnea de transmisin.- Mantener la distancia de seguridad mnima necesaria entre los cables de guarda y los

    conductores de fase.- Segn el tipo y funcin de la estructura su dimensionamiento debe considerar las condiciones

    de carga que correspondan, a partir de los esfuerzos originados por:o El peso de los conductores de fase y los cables de guarda, los aisladores y sus accesorios,

    el peso propio de la torre y las cargas durante la fase de montaje y mantenimiento.o La presin transversal del viento sobre los conductores, los aisladores y accesorios

    as como sobre la propia estructura.o La fuerza transversal de los conductores de fase y los cables de guarda originada por el

    cambio de direccin de la lnea, en el caso de estructuras de ngulos.o La traccin longitudinal de los conductores de fase y los cables de guarda, en el caso de

    estructuras de anclaje y terminales, as como la presin longitudinal del viento (en elsentido del eje de la lnea).

    o Para el dimensionamiento de las estructuras se deben tomar en cuenta los factores desobrecarga que correspondan, de acuerdo con lo establecido en el CNE Suministro.

    8.2 Distancias de Seguridad Verticales

    Las distancias de seguridad verticales de los conductores sobre el nivel del piso sern determinadasde acuerdo con lo sealado en la Regla 232 del CNE suministro, para la mxima temperatura dediseo de la lnea, sin presencia de viento; a 0 C, sin presencia de viento con el grosor de hielo

    que corresponda segn el rea de carga correspondiente (la que presente la mayor flecha);considerando el efecto de la elongacin permanente del conductor (creep) para un periodo de 20aos.

    Segn lo sealado en el CNE Suministro, las distancias mnimas se determinan para la mximatensin de operacin de la lnea y deben considerar el ajuste correspondiente a la altitud de lasinstalaciones.

    Tomando en cuenta lo sealado, las distancias de seguridad verticales en las lneas no deben sermenores a los valores que se muestran en los siguientes cuadros, las mismas que deben serverificadas de acuerdo con lo indicado en la Regla 232 del CNE Suministro:

    Item Naturaleza de superficieD bsica

    23 kVD correg245 kV

    D corr4000 msnm

    Considerada220 kV

    A cruces1 Vas frreas de ferrocarriles 8,0 2,22 2,89 10,9

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    2a Carreteras, avenidas sujetas a trfico camiones 7,0 2,22 2,89 9,9

    2b Caminos, calle y otras areas a trfico camiones 6,5 2,22 2,89 9,4

    3 Calzadas, zona de parqueo, y callejones 6,5 2,22 2,89 9,4

    4 Otros terrenos recorridos por vehculos 6,5 2,22 2,89 9,4

    5a Espacios y vas peatonales no transitables 5,0 2,22 2,89 7,9

    5b Calles y caminos en zonas rurales 6,5 2,22 2,89 9,4

    6 Aguas no navegables 7,0 2,22 2,89 9,9

    A lo largo y dentro de la franja de servidumbre

    8a Carreteras y avenidas 6,5 2,22 2,89 9,4

    8b Caminos calles o callejones 6,0 2,22 2,89 8,9

    8c Espacios y vias no transitables x vehculos 5,0 2,22 2,89 7,9

    8d Calles y caminos en zonas rurales 5,0 2,22 2,89 7,9

    9. Criterios de Diseo Mecnico

    3.12.1 Presin de Viento

    De acuerdo al Cdigo Nacional de Electricidad Suministro 2011, Regla 250.C., las presiones sobrelos conductores y estructuras debidas al viento se calcularn de acuerdo a la siguiente formula:

    Pv = K V 2 SfDonde:

    Pv = Presin de viento en Pa

    K = 0,455 para las elevaciones mayores de 3 000 m.s.n.m. V = Velocidad del viento en m/s

    Sf = Factor de forma:

    Sf = 1,0 para conductores

    Sf = 3,2 para estructuras en celosa (Regla 252.B.2.c)

    As, para la mxima velocidad de viento considerada se tiene:

    V = 104 km/h 29 m/s

    Luego,

    Presin de viento sobre conductores = (0,455)*(29)2*1 = 383 Pa

    Presin de viento sobre torres = (0,455)*(29)2*3,2 = 1224 Pa

    3.12.2 Hiptesis de Carga del Conductor

    Para el clculo mecnico del conductor se consideran las siguientes hiptesis de acuerdo a las

    condiciones ambientales de la zona del proyecto:HIPTESIS N 1 : TENSIN DE CADA DIA (EDS)

    Temperatura media : 8 C Presin del viento : 0 Pa

    Esfuerzo de Trabajo : 18% de carga de rotura (final)

    HIPTESIS N 2 : VIENTO MXIMO

    Temperatura media : 5 C

    Presin del viento : 383 Pa (104 km/h) Esfuerzo de Trabajo : < 60% de carga derotura

    HIPTESIS N 3 : SOLO HIELO

    Temperatura : 0 C Presin del viento : 0 Pa Espesor de Hielo : 6 mmEsfuerzo de Trabajo : < 60% de carga de rotura

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    HIPTESIS N 4 : VIENTO MEDIO y HIELO

    Temperatura : 0 C

    Presin del viento : 96 Pa (52 km/h) Espesor de Hielo : 3 mm

    Esfuerzo de Trabajo : < 60% de carga de roturaHIPTESIS N 5 : TEMPERATURA MXIMA (Flecha Mxima)

    Temperatura mxima : 75 C + CREEP (*) Presin del viento : 0 Pa

    HIPTESIS N 6 : OSCILACION DE CADENA DE SUSPENSION

    Temperatura : 25 C Presin del viento : 290 Pa

    (*) El efecto CREEP debe ser considerado de forma separada.

    3.12.3 rbol de Cargas de Estructuras de Soporte

    3.12.3.1 Definiciones Bsicas de Diseo para el Clculo Mecnico de Estructuras.

    Cada tipo de estructura se disear en funcin de sus vanos caractersticos siguientes:

    - Vano lateral : El vano ms largo admisible de los adyacentes a la estructura, que determinan lasdimensiones geomtricas.

    - Vano viento : La semisuma de las longitudes de los vanos adyacentes.

    - Vano peso : La carga vertical que ejercen los conductores sobre la estructura en sus puntos deamarre dividida por la carga unitaria vertical del conductor.

    En el diseo de las estructuras, se tendr en consideracin el ngulo de desvo mximo admitidopara los conductores.

    3.12.3.2 Hiptesis de carga para el clculo de las estructuras

    Las hiptesis para el clculo del rbol de cargas de los diversos tipos de estructuras metlicas encelosa son las siguientes

    a) Estructuras de Suspensin

    Hiptesis A : Viento mximo transversal

    Presin de viento mximo transversal al eje de la lnea, sobre conductores, cables de guarda yaisladores

    Presin de viento mximo transversal sobre la estructura

    Conductores y cables de guarda sanos.

    Hiptesis B : Viento mximo a 45

    Presin de viento mximo a 45 con respecto al eje de la lnea, sobre conductor, cables de guarda yaisladores.

    Presin de viento mximo a 45 sobre la estructura

    Conductores y cables de guarda sanos.

    Hiptesis C : Condicin de slo hielo

    Presin de viento nulo

    Mximo espesor de manguito de hielo

    Conductor y cables de guarda sanos

    Hiptesis D : Condicin de viento medio y hielo

    Presin de viento medio

    TemperaturaEspesor de manguito de hielo medio

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    Conductor y cables de guarda sanos

    Hiptesis E, F y G : Rotura de conductor de fases superior, intermedia e inferior alternadamente(uno por vez).

    En torres de simple terna triangular: rotura de fase superior, fase inferior izquierda y fase inferiorderecha alternadamente (uno por vez).

    En ambos casos se considera una reduccin de tiro longitudinal remanente en el conductorpor efecto del desplazamiento de la cadena de aisladores.

    Dems conductores y cables de guarda sanos

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    Hiptesis H : Rotura de cable de guarda

    Rotura de un cable de guarda; en donde no se considera reduccin de tiro longitudinal remanente.

    Conductores de fase y el otro cable de guarda sanos.

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    Hiptesis I : Tendido de Conductor

    Tendido de conductor con EDS inicial, que permitir verificar las cargas verticales sobre la cruceta.

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    La carga vertical ser igual a dos veces el vano gravante, ms el peso de aisladores y herrajes, ms250 kg por peso de operarios ms herramientas.

    Hiptesis J : Tendido de cables de guarda

    Tendido de cables de guarda en condicin EDS. Temperatura media

    Presin de viento nulo

    La carga vertical ser igual a dos veces el vano gravante, ms 250 kg por peso de operarios msherramientas.

    b) Estructura de Anclaje Angular

    Hiptesis A : Viento mximo transversal

    Presin de viento mximo transversal al eje de la lnea aplicado sobre conductores de fase, cables deguarda y aisladores

    Presin de viento mximo transversal sobre la estructura

    Conductores de fase y cables de guarda sanos

    Hiptesis B : Condicin de arranque (tiro hacia arriba) Tiro hacia arriba, en arranque (vanogravante negativo)

    Presin de viento mximo transversal al eje de la lnea aplicado sobre conductores de fase, cables deguarda y aisladores.

    Presin de viento mximo transversal sobre la estructura

    Conductores de fase y cables de guarda sanos.

    Hiptesis C : Condicin de slo hielo

    Presin de viento nulo

    Mximo espesor de manguito de hielo

    Tensin longitudinal debido a diferencia de vanos

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    Conductores de fase y cables de guarda sanos

    Hiptesis D : Condicin de viento medio y hielo

    Presin de viento medio

    Espesor de manguito de hielo medioTensin longitudinal debido a diferencia de vanos

    Conductores de fase y cables de guarda sanos

    Hiptesis E, F y G : Rotura de fase superior, inferior derecha e inferior izquierdaalternadamente (uno por vez).

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    Rotura de fase superior, fase inferior izquierda y fase inferior derecha alternadamente

    (uno por vez).

    No se considera reduccin de tiro longitudinal.

    Otros conductores de fase y cables de guarda sanos.

    Hiptesis H : Rotura de un cable de guarda

    Rotura de un cable de guarda; en donde no se considera reduccin de tiro longitudinal remanente.

    Conductores de fase y el otro cable de guarda sanos

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    Hiptesis I : Tendido de conductor

    El tendido se efectuar en condicin EDS inicial

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    La carga vertical ser igual al 75% del vano gravante, ms el componente vertical por tendido deconductor (30 respecto a la horizontal) y ms 250 kg por peso de operarios y herramientas.

    Hiptesis J : Tendido de cables de guarda

    El tendido se efectuar en condicin EDS del cable de guarda

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    La carga vertical ser igual al 75% del vano gravante, ms componente vertical por tendido de cable

    de guarda (30 respecto a la horizontal) y ms 250 kg por peso de operarios y herramientas.

    c) Estructura de Anclaje Angular y Terminal

    Hiptesis A : Viento mximo transversal

    Presin de viento mximo transversal al eje de la lnea sobre conductores, cables de guarda yaisladores.

    Presin de viento mximo transversal sobre la estructura. Conductores y cables de guarda sanos.

    Hiptesis B : Condicin de arranque (tiro hacia arriba)

    Presin de viento mximo transversal sobre conductores, cables de guarda y aisladores. Presin deviento mximo transversal sobre la estructura.

    En condicin de arranque, se considera vano gravante negativo

    Conductores y cables de guarda sanos

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    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    Hiptesis C : Condicin de slo hielo

    Presin de viento nulo

    Mximo espesor de manguito de hielo

    Tensin longitudinal debido a diferencia de vanosConductores de fase y cables de guarda sanos

    Hiptesis D : Condicin de viento medio y hielo

    Presin de viento medio

    Espesor de manguito de hielo medio

    Tensin longitudinal debido a diferencia de vanos

    Conductores de fase y cables de guarda sanos

    Hiptesis E, F y G : Rotura de fase superior, inferior derecha e inferior izquierdaalternadamente (uno por vez).

    Rotura de conductor de fase superior, fase inferior derecha y fase inferior izquierda alternadamente(uno por vez).

    En ambos casos se considerar el 100% de tiro longitudinal remanente de la rotura del conductor defase.

    Dems conductores y cables de guarda sanos

    Temperatura media

    Presin de viento nulo

    Hiptesis H : Rotura del cable de guarda

    Rotura de un cable de guarda, en donde no se considera reduccin de tiro longitudinal remanente.

    Conductores de fase y el otro cable de guarda sanosTemperatura media

    Presin de viento medio

    Hiptesis I : Tendido de conductor

    El tendido del conductor se efectuar en condicin EDS inicial. Temperatura media

    Presin de viento nulo

    La carga vertical ser igual al 75% del vano gravante, ms el componente vertical por tendido deconductor (30 respecto a la horizontal) y ms 250 kg por el peso de operarios y herramientas.

    Hiptesis J : Tendido de cables de guarda

    El tendido se efectuar en condicin EDS del cable de guardaTemperatura media

    Presin de viento nulo

    La carga vertical ser igual al 75% del vano gravante, ms el componente vertical por tendido decable de guarda (30 respecto a la horizontal) y ms 250 kg por peso de operarios y herramientas.

    3.12.3.3 Factores de Sobrecarga

    Se tomar como referencia el Nuevo Cdigo Nacional de Electricidad para el caso de grado deconstruccin tipo B, (Art. 253 - Tabla 253-1), esto es:

    - Cargas Verticales : 1,50

    - Cargas Transversales debido al viento : 2,50- Cargas Transversales debido a la tensin : 1,65

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    - Cargas Longitudinales en suspensin : 1,10

    - Cargas Longitudinales en anclajes : 1,65

    3.12.3.4 Factores de Resistencia para Estructuras

    El Cdigo Nacional de Electricidad (Tabla 261-A) establece que los valores de sobrecarga dadosen el tem anterior debern ser utilizados con el siguiente factor de resistencia:

    - Estructuras Metlicas : 1,00

    IV SELECCIN Y UBICACIN DEL CABLE DE GUARDA

    En los ltimos aos, ha existido un alto porcentaje de salida forzada asociadas a descargasatmosfricas de la lnea de subtransmisin en 33 22,9 kV Chilcayoc - Querobamba - Minaproveniente de la Subestacin de Potencia de Chilcayoc, la cual alimenta a las instalaciones elctricasde la Compaa Minera Catalina Huanca, con una tensin nominal de 33 kV.

    Esta lnea de subtransmisin tiene la caracterstica que el 75% se encuentra sin apantallamiento

    natutal, adems se encuentra ubicado por alturas mayores a 3560 hasta 4400 msnm, con unalongitud aproximada de 35,285 km, de configuracin horizontal, triangular en diferentes tramos.

    Dada la importancia que representa esta lnea de subtransmisin para el suministro de energa en lasinstalaciones de la Compaa Minera Catalina Huanca, surgi la necesidad de realizar un estudio dela proteccin de apantallamiento que ofrece el cable de guarda contra impactos directos dedescargas atmosfricas en la lnea en cuestin, a fin de determinar si esta es la causa de sus salidasforzadas.

    1. Analisis de Sobretensiones Internas y Externas

    2. Metodos para determinar el apantallamiento

    La efectividad del apantallamiento esta representado por el nmero de salidas o desconexionesanuales producidas en las lneas de transmisin o distribucin por fallas de apantallamiento; por loque el objetivo de este capitulo es determinar sus valores, a fin de evaluar la efectividad delapantallamiento de los cables de guarda instalados en los diferentes armados instalados en la Lneade Subtransmisin en 3322,9 kV Chilcayoc - Querobamba - Mina.

    Bsicamente existen tres mtodos para determinar la efectividad del apantallamiento del cable deguarda, dos ellos son analticos y el tercero es grfico, los cuales se describen a continuacin:

    2.1 Mtodo de BURGSDORF-KOSTENKO

    2.1.1 Procedimiento de calculoEn base a mapas isoceraunicos se determina para la zona del proyecto, el nmero de das detormenta al ao, es decir el Nivel Isoceraunico (NI). Luego se calcula el nmero de descargas anualesa tierra por km2, la denominada Densidad de descarga a tierra (Ng); con la siguiente expresin: Luego se obtiene el nmero de descargas anuales por cada 100 km (NS), variable definida por elnmero total de descargas atmosfricas anuales por cada 100 km; en funcin de la densidad dedescarga a tierra, altura y separacin de los conductores de guarda, y viene dado por la siguienteexpresin:

    Donde:

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    Ng : Densidad de descarga a tierra por km2al ao (Descargas/km2/ao).

    b : Distancia de separacin de los cables de guarda (m).

    h : Altura de los cables de guarda (m).

    Luego se calcula la probabilidad de falla del apantallamiento del cable de guarda (P 0), la misma quese expresa en funcin del ngulo de proteccin y de la altura, mediante la siguiente expresin:

    Donde:

    h : Altura del conductor de guarda (m).

    : Angulo de proteccin en Grados entre la vertical y la recta que une la guarda conel conductor.

    Despues de calcular la probabilidad P0; se procede a calcular la probabilidad P1 , la cual esta definidacomo la probabilidad que la corriente del rayo IR, exceda un valor determinado en la ecuacin

    anterior, y se define como:

    (

    )

    Donde:

    2 kA < I < 200 kA, I es en kA

    Ifirst= 31 kA,

    La ecuacin anterior representa la llamada Curva de Anderson-Eriksson, cuya probabilidad disminuyea medida que la corriente del rayo aumenta; dicha curva se muestra a continuacin:

    Por ejemplo, para el caso de una corriente de 10 kA, se obtiene un valor de P 1 de 95 %, lo quesignifica que existe el 95 % de probabilidad que la corriente del rayo exceda los 10 kA, es decir, el 95% de los rayos que caen, son de una corriente de por lo menos 10 kA.

    Aqu se origina la necesidad, de determinar el valor de corriente que una vez impactado sobre elconductor, puede originar Flameo, y es llamada Corriente Crtica de Flameo (I C); la misma que se

    calcula segn la siguiente expresin:

    0.0

    10.020.0

    30.0

    40.0

    50.0

    60.0

    70.0

    80.0

    90.0

    100.0

    2 712

    17

    22

    27

    32

    37

    42

    47

    52

    57

    62

    67

    72

    77

    82

    87

    92

    97

    102

    107

    112

    117

    122

    127

    132

    137

    142

    147

    15

    2

    157

    162

    167

    17

    2

    177

    182

    187

    192

    197

    Probabilidad(%)

    IR(kA)

    Curva de Anderson-Erikson

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    Donde:

    CFO : Voltaje crtico que produce flameo de sus siglas en ingles Critical Flash Over.

    Zsurge : Impedancia del conductor ante el frente de onda atmosfrico.

    El valor de CFO es la tensin crtica de impulso suministrada por el proveedor de los aisladores.

    La Zsurgese calcula mediante la expresin:

    Si no se desea considerar el efecto corona, se usa la siguiente expresin:

    Donde:

    h : Altura promedio del conductor bajo estudio (m).

    R : Radio del conductor (m).

    Rc : Radio por efecto corona del conductor para un gradiente de potencial E0=1500kV/m.

    Para el calculo de Rc se usa la siguiente expresin:

    Haciendo las respectivas iteraciones en la ecuacin anterior se obtiene un valor de Rc.

    Luego de obtener el valor de la Corriente Crtica de Flameo (I C), se utiliza la Curva de Anderson-Eriksson en su defecto la ecuacin que la representa; a fin de obtener la probabilidad P 1. Porejemplo si la probabilidad alcanza valores cercanos al 100%, indica que prcticamente cualquier rayoque caiga directamente sobre el conductor ocasionar flameo Flashover en los aisladores desuspensin o anclaje.

    Finalmente con los valores obtenidos, procedemos a calcular el nmero de salidas anuales por cada100 km, de la lnea elctrica por fallas de apantallamiento (N SF); segn la siguiente expresin: Donde:

    NSF : Nmero de salidas/100km/ao.

    P1 : Probabilidad que la corriente del rayo, exceda un valor determinado.

    P0 : Probabilidad de falla de apantallamiento.

    NS : Nmero de descargas/100km/ao

    Finalmente se calcula la tasa de salida anual para la lnea elctrica en estudio, la misma que tieneuna longitud de 35,285 km de longitud; mediante la siguiente expresin:

    2.1.2 Factor de apantallamiento

    Existe un elemento que se debe considerar cuando se evala el apantallamiento de una lnea detransmisin o distribucin, que es el denominado Factor de Apantallamiento (FA) (Fa), y se refiere

    al apantallamiento natural que ofrecen las estructuras, edificios, rboles, etc, sobre la lnea elctricaen cuestin contra descargas atmosfricas directas segn Siegert, Luis. 1996. Alta tensin y Sistemasde Transmisin. Noriega Editores. Pag: 872-877.

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    C O N S E G E S A S.A. CATALINA HUANCA SOCIEDAD MINERA SAC

    Este concepto se aplica sobre todo a las lneas de distribucin, debido a la caracterstica propia de suruta en ciudades y regiones con vegetacin relativamente alta, pero debe ser considerado tambinpara los efectos en las Lneas de Transmisin.

    Se debe hallar entonces de la siguiente figura, el factor de apantallamiento respectivo en funcin de

    la altura del objeto y distancia entre el objeto y la lnea elctrica.

    Una vez obtenido el factor de apantallamiento FA, se usa la siguiente expresin que determina elnmero de salidas/100km/ao tomando en consideracin el apantallamiento natural que ofrecen losobjetos cercanos a la lnea de transmisin o distribucin bajo estudio:

    2.2 Mtodo de WHITEHEAD2.2.1 Procedimiento de calculo

    El ngulo de apantallamiento est definido como el formado por la recta entre el cable de guarda ytierra, y la recta entre el cable de guarda y el conductor, tal como se muestra en la figura siguiente,el cual ser negativo o positivo, dependiendo de la posicin relativa entre el hilo de guarda y elconductor de fase.

    Este mtodo se basa en el modelo geomtrico de la lnea, mostrada en la siguiente figura y es denaturaleza analtica, definindose una distancia disruptiva rcpara lo cual la descarga piloto del rayopuede alcanzar y exceder el gradiente crtico de ruptura en su trayecto hacia un objeto a tierra, eneste caso el hilo de guarda. Esta distancia r ces directamente proporcional al valor de la corriente del

    rayo incidente y viene dado por la expresin:

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    Donde:

    I : Valor de la corriente del rayo, en kA.

    rc : Distancia, en m.

    Luego se calcula el valor de rc, para I = IC.

    Luego se calcula la distancia rgpara el caso de una torre menor de 40 m, mediante cualquiera de lassiguientes expresiones: Donde:

    Yc : Altura promedio del conductor en metros. Donde:

    : Constante adimensional igual a 0,9.

    En la siguiente figura, se define el arco PQ como la ventana de atraccin al rayo, la cual es menor amedida que la corriente del rayo aumenta, haciendo que el rayo caiga en el hilo de guarda odirectamente a tierra.

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    La proyeccin de esta ventana al plano de tierra se define como Xs, la cual se determina con la segnlas siguientes expresiones:

    Si rg> Yc

    [ ]

    Donde:

    Yc : Altura promedio del conductor (m).

    Dgc : Distancia entre la guarda y el conductor (m).

    Xc : Coordenada del conductor en el plano X (m).

    Xg : Coordenada del cable de guarda en el plano Y (m).

    h : Coordenada del cable de guarda en el plano Y (m).

    Estos parmetros se determinan de la configuracin geomtrica de los armados de la lnea detransmisin o distribucin.

    Sustituyendo los valores en las ecuaciones anteriores se calcula el valor de Xs, para una corrienteigual a la corriente crtica de flameo (IC).

    Si rg< Yc entonces cos=1 y la expresin para calcular Xs, se convierte en: [ ]Luego se calcula el valor de Xs mximo (Xs MAX), el mismo que se obtiene para el caso de que rg= Yc.A medida que la corriente del rayo aumenta, se debe obtener el valor de corriente para la cual laventana de atraccin es cero (Xs=0), haciendo clculos iterativos se obtiene que esta corriente I MAXes por el orden de los 8,5 kA.

    Otra forma de obtener esta corriente mxima, es el mtodo grfico de Anderson, la cual utiliza unapendiente m, que resulta de la expresin: ; con este valor de m y con el valor de=rc/rg=0,9 en la siguiente figura obtenemos el valor de igual a 1,7 el cual se multiplica por unvalor de Yo=(Yg+Yc)/2, para luego obtener el valor de SMAX.

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    Luego se calcula el valor de IMAXcon la siguiente expresin: El nmero de salidas o desconexiones anuales por cada 100 km de la lnea de transmisin odistribucin, viene dado segn Anderson por la siguiente expresin:

    Donde:

    Ng : Densidad de descarga/km2/ao.

    Xs MAX : Es el rea mxima desprotegida (m).

    Pmin : Es la probabilidad de que el rayo exceda IMIN(de IC)

    Pmax : Es la probabilidad de que el rayo exceda IMAX.

    Finalmente se calcula la tasa de salida anual para la lnea elctrica en estudio, la misma que tieneuna longitud de 35,285 km de longitud; mediante la siguiente expresin:

    2.2.1 Factor de apantallamiento

    Existe un elemento que se debe considerar cuando se evala el apantallamiento de una lnea detransmisin o distribucin, que es el denominado Factor de Apantallamiento (FA) (Fa), y se refiereal apantallamiento natural que ofrecen las estructuras, edificios, rboles, etc, sobre la lnea elctricaen cuestin contra descargas atmosfricas directas segn Siegert, Luis. 1996. Alta tensin y Sistemasde Transmisin. Noriega Editores. Pag: 872-877.

    Este concepto se aplica sobre todo a las lneas de distribucin, debido a la caracterstica propia de suruta en ciudades y regiones con vegetacin relativamente alta, pero debe ser considerado tambinpara los efectos en las Lneas de Transmisin.

    Se debe hallar entonces de la siguiente figura, el factor de apantallamiento respectivo en funcin de

    la altura del objeto y distancia entre el objeto y la lnea elctrica.

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    Una vez obtenido el factor de apantallamiento FA, se usa la siguiente expresin que determina elnmero de salidas/100km/ao tomando en consideracin el apantallamiento natural que ofrecen losobjetos cercanos a la lnea de transmisin o distribucin bajo estudio:

    2.2 Mtodo Grafico para determinar el angulo de apantallamiento

    2.2.1 Procedimiento de calculo

    Segn la IEEE. STD. 1243. 1997. Guide for Improving the Lightning Performance of Transmission

    Lines, para determinar el angulo de apantallamiento con un valor aceptable del nmero de salidas

    por fallas por apantallamiento NSF; se presenta una forma prctica en funcin de la densidad de

    descargas atmosfricas y altura del conductor de guarda, para obtener un valor de N SF =0,05Salidas/100km/ao (Valor considerado aceptable) como se muestra en la siguiente figura:

    2.2.1 Factor de apantallamiento

    Existe un elemento que se debe considerar cuando se evala el apantallamiento de una lnea detransmisin o distribucin, que es el denominado Factor de Apantallamiento (FA) (Fa), y se refiereal apantallamiento natural que ofrecen las estructuras, edificios, rboles, etc, sobre la lnea elctrica

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    en cuestin contra descargas atmosfricas directas segn Siegert, Luis. 1996. Alta tensin y Sistemasde Transmisin. Noriega Editores. Pag: 872-877.

    Este concepto se aplica sobre todo a las lneas de distribucin, debido a la caracterstica propia de suruta en ciudades y regiones con vegetacin relativamente alta, pero debe ser considerado tambin

    para los efectos en las Lneas de Transmisin.

    Se debe hallar entonces de la siguiente figura, el factor de apantallamiento respectivo en funcin dela altura del objeto y distancia entre el objeto y la lnea elctrica.

    Una vez obtenido el factor de apantallamiento FA, se usa la siguiente expresin que determina elnmero de salidas/100km/ao tomando en consideracin el apantallamiento natural que ofrecen losobjetos cercanos a la lnea de transmisin o distribucin bajo estudio:

    V SELECCIN DEL AISLAMIENTO DE LA LINEA Y LOS AISLADORES

    1. Coordinacin del Aislamiento

    2.1 Aspectos Generales

    1.1 Objetivo

    El presente informe tiene por objetivo definir los niveles de aislamiento y desarrollar la coordinacindel aislamiento para el equipamiento en 66kV y el nuevo transformador de potencia de la

    subestacin elctrica de Ayacucho en 66/33 kV; de acuerdo a las recomendaciones de la norma IECpublicacin IEC 60071-1 y IEC60071-2; y teniendo en consideracin las condiciones geogrficas y eltipo de equipamiento establecido en el proyecto.

    1.2 Definiciones

    1.2.1 Coordinacin del Aislamiento

    Es la seleccin de la rigidez dielctrica de un equipo en relacin con las tensiones de operacin y lassobretensiones que puedan aparecer en el sistema elctrico para el cual el equipo deber operartomando en cuenta las condiciones de servicio y las caractersticas de los equipos de proteccincontra sobretensiones disponibles.

    1.2.2 Aislamiento externo

    Son las distancias en el aire atmosfrico y en las superficies de los aislamientos slidos de unmaterial en contacto con la atmsfera, que se someten a los esfuerzos dielctricos y a la influencia

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    de las condiciones ambientales u otros agentes externos tales como polucin, humedad, etc. Elaislamiento externo puede ser protegido o expuesto segn que haya sido diseado para

    utilizarse en el interior o en el exterior de recintos cerrados.

    1.2.3 Aislamiento interno

    Es formada por elementos internos del aislamiento de un material, en el que las condicionesambientales u otros agentes externos no tienen influencia. Estos elementos pueden ser slidos,lquidos o gaseosos.

    1.2.4 Aislamiento autorregenerable

    Es el aislamiento que recupera ntegramente sus propiedades aislantes, despus de haber estadosometido a una descarga disruptiva provocada por una sobretensin y/o tensin de ensayo. Lasdescargas disruptivas durante el funcionamiento pueden conducir a un aislamientoautorregenerable o no autorregenerable.

    1.2.5 Aislamiento no autorregenerable

    Es el aislamiento que pierde sus propiedades aislantes o no las recupera ntegramente, despus dehaber estado sometido a una descarga disruptiva de sobretensin y/o tensin de ensayo.

    1.2.6 Clasificacin de Tensiones y Sobretensiones

    De acuerdo a su forma y duracin, las tensiones y sobretensiones se dividen en los siguientes tipos:

    - Tensin continua (a frecuencia industrial); se considera que tiene un valor r.m.s. constante,continuamente aplicado a cualquier par de terminales de una configuracin de aislamiento.

    - Sobretensin Temporal; sobretensin a frecuencia industrial de duracin relativamentelarga.

    - Sobretensin Transitoria; sobretensin de corta duracin (pocos milisegundos o menos),oscilatoria y no oscilatoria que por lo general es altamente amortiguada. Las sobretensionestransitorias son divididas en:

    o Sobretensin de frente lento; sobretensin transitoria, usualmente unidireccional, contiempo de pico 20 s< Tp 5000 s y duracin de cola T2 20 ms.o Sobretensin de frente rpido: sobretensin transitoria, usualmente unidireccional, con

    tiempo de pico 0,1 s < T1 20 s, y duracin de cola T2 300 s.o Sobretensin de frente muy rpido: sobretensin transitoria, usualmente unidireccional,

    con tiempo de pico Tf 0,1 s, duracin total < 3 ms, y con o sin oscilacionessuperimpuestas a frecuencia 30 kHz < f < 100 Mhz.

    - Sobretensin Combinada (temporal, frente lento, rpido y muy rpido); consistente de doscomponentres de tensin aplicadas simultneamente entre cada par de terminales de fasede un aislamiento fase-fase y tierra. Esta sobretensin est clasificada por la componentecon el valor pico ms alto.

    1.2.7 Factores Utilizados- Factor de coordinacin (Kc); factor con el cual el valor de la sobretensin representativa

    deber ser multiplico para obtener el valor de la tensin de coordinacin soportada.- Factor de correccin atmosfrica (Kt); factor a ser aplicado a la tensin de coordinacin

    soportada para tener en cuenta la diferencia en la rigidez dielctrica entre las condicionesatmosfricas promedio en la zona del proyecto y las condiciones atmosfricas estndar dereferencia. ste aplica solamente al aislamiento externo.

    - Factor de correccin por altitud (Ka); factor a ser aplicado a la tensin de coordinacinsoportada para tener en cuenta la diferencia en la rigidez dielctrica entre la presinpromedio correspondiente a la altitud del proyecto y las condiciones estndar de referenciade presin. Este factor forma parte del factor de correccin atmosfrica.

    - Factor de seguridad (Ks): factor total a ser aplicado a la tensin de coordinacin soportada,

    despus de la aplicacin del factor de correccin atmosfrico (si se requiere), para obtener latensin de soportabilidad requerida, para tener en cuenta todas las otras diferencias entre

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    las condiciones en servicio durante su vida til del equipo y las del ensayo de soportabilidadestandar.

    - Factor de conversin de ensayos (Ktc); factor aplicado a la tensin de soportabilidadrequerida, en el caso en el que la tensin de soportabilidad normalizada se selecciona con

    una forma de onda diferente, para obtener el lmite inferior de la tensin de soportabilidadnormalizada que puede ser asumido para probar el aislamiento.- Factor de falla a tierra: Es un punto dado de un sistema trifsico, y para una configuracin

    dada, la relacin entre el valor r.m.s. ms alto de la tensin fase-tierra a frecuencia industrialen una fase sana durante una falla a tierra que afecta una o ms fases en cualquier punto delsistema y la tensin a frecuencia industrial fase-tierra obtenida en el punto dado en laausencia de cualquier falla.

    1.2.8 Formas de Tensin Normalizadas

    - Tensin normalizada de corta duracin a frecuencia industrial; tensin senoidal confrecuencia entre 48 Hz y 62 Hz, y duracin de 60 s.

    - Impulso de maniobra normalizado: Impulso de tensin que tiene un tiempo de pico de 250

    s y un tiempo de mitad de onda de 2 500 s.- Impulso atmosfrico normalizado: impulso de tensin que tiene un tiempo de frente de 1,2

    s y un tiempo de mitad de onda de 50 s.

    1.2.9 Sobretensin

    Cualquier tensin entre un conductor de fase y tierra o entre conductores de fase cuyo valor picoexceda el correspondiente valor pico de la tensin ms alta del equipo.

    1.2.10 Sobretensiones Representativas

    Sobretensiones asumidas que producen el mismo efecto dielctrico en el aislamiento que lassobretensiones de una clase dada ocurridas en servicio y debidas a diferentes orgenes. Son

    tensiones con la forma de onda normalizada para cada clase y pueden ser definidas por un valor o unconjunto de valores o una distribucin de frecuencias de valores que caracteriza las condiciones deservicio.

    1.2.11 Sobretensiones de Soportabilidad Requerida

    Tensin de prueba que el aislamiento deber soportar en un ensayo de soportabilidad normalizadopara asegurar que el aislamiento cumplir el criterio de desempeo cuando est sometido a unaclase de sobretensiones dada las condiciones reales de servicio y para todo el tiempo de servicio. Latensin requerida de soportabilidad tiene la forma de la tensin de coordinacin soportada, y estespecificada con referencia a todas las condiciones del ensayo de soportabilidad normalizadoseleccionado para verificarla.

    1.2.12 Sobretensin de Soportabilidad Normalizada

    Valor normalizado de la tensin de prueba aplicado en un ensayo de soportabilidad normalizado.Este es el valor asignado del aislamiento y prueba que el aislamiento cumple con una o mstensiones de soportabilidad requeridas.

    1.2.13 Tensin Soportada de Coordinacin (Ucw)

    Para cada categora de tensin, es el valor de la tensin soportada de la configuracin deaislamiento, en las condiciones reales de funcionamiento, que satisface el criterio decomportamiento.

    2.2 Seleccin del Nivel de Aislamiento

    La norma IEC establece el procedimiento para realizar la coordinacin de aislamiento, el cualconsiste en elegir un conjunto de tensiones soportadas normalizadas que caracteriza el aislamiento

    del material aislante que se aplica en equipamiento.

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    2.1 Determinacin de Tensiones y Sobretensiones Representativas (Urp)

    Las sobretensiones representativas son aquellas que se supone que producen el mismo efectodielctrico en el aislamiento que las sobretensiones de una categora dada y de diversos orgenesque aparecen durante el funcionamiento. Estn constituidas por tensiones que tienen la forma

    normalizada de la categora en cuestin y pueden definirse por un valor, un conjunto de valores ouna distribucin estadstica de los valores que caracterizan las condiciones de funcionamiento.

    Esta misma definicin se aplica tambin a la tensin permanente a frec. industrial que representa elefecto de la tensin de funcionamiento sobre el aislamiento.

    Para cada categora de sobretensin, el anlisis debe permitir determinar una sobretensinrepresentativa que tenga en cuenta las caractersticas del aislamiento.

    La sobretensin representativa puede determinarse por:

    - Un valor mximo estimado, o- Un conjunto de valores de cresta, o- Una distribucin estadstica completa de valores de cresta, en cuyo caso podra ser necesario

    tomar en consideracin las caractersticas complementarias a las formas de sobretensin.

    En el caso de haber elegido caracterizar a la sobretensin representativa mediante un valor mximoestimado, la sobretensin representativa de las diferentes categoras debe ser:

    - Para la tensin permanente a frecuencia industrial: Una tensin a frecuencia industrial devalor eficaz igual a la tensin mxima de la red y de duracin que corresponda a la vida delmaterial.

    - Para la sobretensin temporal: Una tensin normalizada de corta duracin a frecuenciaindustrial de valor eficaz igual al valor mximo estimado de las sobretensiones temporales,dividido por 2.

    - Para la sobretensin de frente lento: Una tensin normalizada de impulso de maniobra devalor de cresta igual al valor de cresta mximo estimado de sobretensiones de frente lento.

    - Para la sobretensin de frente rpido: Una tensin normalizada de impulso tipo rayo devalor de cresta igual al valor de cresta mximo estimado de las sobretensiones de frenterpido.

    - Para la sobretensin de frente muy rpido: Para esta categora de sobretensin, lascaractersticas de sobretensin son especificadas por los comits encargados de cadamaterial.

    - Para la sobretensin entre fases de frente lento: Una tensin normalizada de impulso tipomaniobra combinada de valor de cresta igual al valor de cresta mximo previsto de lassobretensiones entre fases de frente lento. En este caso es til tener en consideracin larelacin real , en funcionamiento, del valor de cresta de la componente negativa U-; al valorde cresta U+ + U- de la sobretensin mxima prevista entre fases: = U-/( U+ + U- ).

    - Para la sobretensin longitudinal de frente lento (o de frente rpido): Una tensin

    combinada compuesta de una tensin normalizada de impulso tipo maniobra (o de impulsotipo rayo) y de una tensin de frecuencia industrial, cada una de valor de cresta igual a losdos valores de cresta mximos previstos correspondientes y en el que el instante quecorresponde a la cresta de la tensin de impulso coincide con el de la cresta de la tensin defrecuencia industrial de polaridad opuesta.

    2.2 Determinacin de Tensiones Soportadas de Coordinacin (Ucw)

    Para cada categora de tensin es el valor de la tensin soportada de la configuracin delaislamiento, en las condiciones reales de funcionamiento, que satisface el criterio decomportamiento.

    Este paso consiste en determinar los valores mnimos de las tensiones soportadas del aislamiento

    que satisfacen el criterio de comportamiento cuando el aislamiento se somete a las sobretensionesrepresentativas en las condiciones de funcionamiento.

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    Las tensiones soportadas de coordinacin del aislamiento tienen la forma de sobretensionesrepresentativas de la categora considerada y sus valores se obtienen multiplicando los valores de lassobretensiones representativas por un factor de coordinacin. El valor del factor de coordinacindepende del grado de precisin de la evaluacin de las sobretensiones representativas y de una

    estimacin emprica o estadstica de la distribucin de las sobretensiones y de las caractersticas delaislamiento.

    Las tensiones soportadas de coordinacin pueden determinarse como tensiones soportadasprevistas convencionales (mtodo determinista) o como tensiones soportadas estadsticas (mtodoestadstico). El mtodo influye sobre el valor del factor de coordinacin.

    Se puede determinar directamente las tensiones soportadas de coordinacin estadsticas, sin tenerque pasar por las etapas intermedias de determinacin de las sobretensiones representativas,mediante la simulacin de los fenmenos de sobretensin combinado con la evaluacin simultneadel riesgo de defecto, utilizando las caractersticas adecuadas del aislamiento.

    2.2.1 Mtodo Deterministico

    Se aplica normalmente cuando no se dispone de informacin que provengan de pruebas, de las

    posibles tasas de fallo que pueden esperarse del equipo en servicio.

    - Cuando el aislamiento se caracteriza por su tensin soportada convencional prevista(Pw=100%), lo cual significa que no se tolera ni una sola descarga disruptiva, el valor desoportabilidad se selecciona igual a la tensin soportada de coordinacin, obtenidamultiplicando la sobretensin representativa (mximo previsto) por un factor decoordinacin Kc, que tiene en cuenta los efectos de las incertidumbres en la hiptesis paraestos dos valores (la tensin soportada prevista y la sobretensin representativa).

    - Cuando el aislamiento se caracteriza por la tensin soportada estadstica (Pw=90%), tal comose hace para el aislamiento externo, Kc debe tener en cuenta tambin la diferencia entreesta tensin y la tensin soportada prevista. En este caso, es aceptable la ocurrencia de unacantidad de descargas disruptivas, correspondiente a una probabilidad de resistencia

    especificada (explicada en la Norma IEC 60060-1: Ensayos de Alta Tensin).

    Con este mtodo no se hace referencia a las tasas de fallo posibles del equipo en servicio. Ejemplostpicos de aplicacin son:

    - Coordinacin de aislamientos internos contra sobretensiones de frente lento, cuando elaislamiento est protegido por pararrayos.

    - Proteccin con pararrayos contra sobretensiones causadas por rayo, en equipos conectadosa lneas areas, para los que se dispone de experiencia en equipos similares.

    2.2.2 Mtodo Estadstico

    Se basa en la frecuencia de ocurrencia de sobretensiones debidas a un origen especfico, en la

    distribucin de probabilidad de sobretensin relativa a este origen y la probabilidad de descarga delaislamiento. El riesgo de fallo tambin puede ser determinado combinando sobretensin y clculosde probabilidad de descarga simultneamente, descarga por descarga, tomando en consideracin lanaturaleza estadstica de las sobretensiones y descargas por procedimientos adecuados.

    Por repeticin de los clculos para distintos tipos de aislamientos y para diferentes estados de la red,puede obtenerse la proporcin de fallos totales (tasa de indisponibilidad) del sistema debido a losfallos del aislamiento.

    Por tanto, la aplicacin de la coordinacin estadstica del aislamiento aporta la posibilidad de estimardirectamente la frecuencia de fallo como funcin de los factores seleccionados en el diseo delsistema. Incluso, la optimizacin del aislamiento sera posible, si los costes de los cortes pudieranrelacionarse con los distintos tipos de fallos, lo cual es muy difcil en la prctica debido a la dificultadde evaluar los daos a las instalaciones en los distintos estados operativos de la red y de evaluar las

    prdidas econmicas por energa dejada de suministrar. Como consecuencia de esto, usualmente esmejor sobredimensionar ligeramente el aislamiento del sistema, en lugar de optimizarlo. El diseo

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    del aislamiento del sistema est basado en la comparacin de riesgos, correspondiente a lasdiferentes alternativas de diseo.

    2.3 Determinacin de las Tensiones Soportadas Especificadas (Urw)

    Este paso consiste en convertir las tensiones soportadas de coordinacin (Ucw) vistas en el pasoanterior, en condiciones de ensayo normalizadas adecuadas. Esto se hace multiplicando lastensiones Ucw por factores que compensen las diferencias entre las condiciones reales de serviciodel aislamiento y las de los ensayos de tensiones soportadas normalizadas.

    Los factores que se aplican deben compensar:

    - Las diferencias en el montaje del material;- La dispersin en la calidad de fabricacin;- La calidad de la instalacin;- El envejecimiento del aislamiento durante la vida esperada;- Otras influencias desconocidas.

    Debido a que estos factores no se pueden evaluar en forma independiente unas de otras, se adopta

    un factor sobre la base de la experiencia.

    En el caso del aislamiento externo debe aplicarse un factor adicional para tener en cuenta lasdiferencias entre las condiciones ambientales normalizadas de referencia y las esperadas enfuncionamiento.

    2.4 Eleccin del Nivel de Aislamiento asignado

    Esta eleccin consiste en seleccionar el conjunto de tensiones soportadas normalizadas (Uw) delaislamiento ms econmico, suficientes para demostrar que se satisfacen todas las tensionessoportadas especificadas.

    La tensin soportada permanente del aislamiento a frecuencia industrial, del material, que es latensin ms elevada del material; se elige como la tensin ms prxima al valor normalizado de Um

    igual o superior a la tensin soportada permanente a frecuencia industrial especificada.La normalizacin de los ensayos, as como la eleccin de las tensiones de ensayo adecuadas, parademostrar la conformidad a Um de cada tipo de material, son efectuadas por los comits encargadosde dichos materiales (por ejemplo, ensayos de polucin o ensayos de la tensin de aparicin dedescargas parciales).

    Las tensiones soportadas para demostrar que se satisfacen las tensiones soportadas especificadastemporales, de frente lento y de frente rpido, para el aislamiento fase-tierra, el aislamiento entrefases y el aislamiento longitudinal, pueden elegirse de la misma forma que la tensin soportadaespecficada, o de forma diferente teniendo en cuenta, para esta ltima eleccin, las caractersticasintrnsecas del aislamiento.

    El valor de la tensin soportada se elige entre las tensiones soportadas normalizadas de las dos listas

    siguientes, como el valor ms prximo igual o superior a:- La tensin soportada requerida, en el caso que se elija la misma forma;- La tensin soportada requerida multiplicada por el factor de conversin de ensayo

    adecuado, en los casos en que se elige una forma diferente.

    Esto puede permitir la adopcin de una sola tensin soportada normalizada para demostrar laconformidad a mas de una tensin soportada especificada, dando as la posibilidad de reducir elnmero de tensiones soportadas normalizadas que conducen a definir un nivel de aislamientoasignado.

    La eleccin de la tensin soportada normalizada para demostrar la conformidad con la tensinsoportada especificada de frente muy rpido debe ser estudiado por los comits encargados de cada

    tipo de material.2.5 Eleccin de los Niveles de Aislamiento Normalizados

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    Capitulo IV : Calculos Justificativos

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    Las tensiones soportadas normalizadas se asocian a la tensin ms elevada para el material, deacuerdo con la tabla 2 para la gama I de la norma IEC 60071-1, la misma que se adjunta en losanexos. Las asociaciones obtenidas relacionando las tensiones soportadas normalizadas de todas lascolumnas sin cruzar las lneas horizontales marcadas se definen estando normalizados los niveles de

    aislamiento.Adicionalmente IEC ha normalizado el aislamiento entre fases, de la gama I, las tensiones soportadasnormalizadas de corta duracin a frecuencia industrial y a los impulsos tipo rayo entre fases soniguales a las tensiones soportadas fase-tierra correspondientes (tabla 2). No obstante, los valoresentre parntesis pueden ser insuficientes para demostrar que las tensiones soportadas especificadasson satisfactorias y pueden ser necesarios ensayos complementarios de tensin soportada entrefases.

    Para la mayor parte de las tensiones ms elevadas para el material, est prevista ms de unaasociacin preferente a fin de permitir aplicar diferentes criterios de comportamiento o diferentesvalores de sobretensiones.

    Para las asociaciones preferentes, solamente son suficientes dos tensiones soportadas normalizadas

    para definir el nivel de aislamiento normalizado del material.2.6 Contaminacin

    Cuando existe contaminacin en las zonas donde se ubican los equipos, la respuesta del aislamientoexterno a las tensiones a frecuencia industrial, cobra especial importancia y puede convertirse en larazn principal para disear el aislamiento externo. El contorneo del aislamiento ocurregeneralmente cuando la superficie est contaminada y se humedece debido a llovizna, nieve, roco oniebla que no tienen un efecto de lavado significativo.

    La norma IEC ha especificado cuatro niveles cualitativos de contaminacin, la cual se aplica solo aaislamientos de vidrio o porcelana y no cubre algunas condiciones ambientales tales como nieve yhielo bajo fuerte contaminacin, lluvia intensa, zonas ridas. Las lneas de fuga aqu especificadas serefieren ms al diseo del aislamiento que a su coordinacin de aislamiento.

    - Nivel I : Ligero (16 mm/kV)- Nivel II : Medio (20 mm/kV)- Nivel III : Pesado (25 mm/kV)- Nivel IV : Muy pesado (31 mm/kV)

    2.7 Factores de Seguridad (Ks)

    Existen varios factores y modos de funcionamiento que influyen sobre los aislamientos elctricos, loscuales corresponden a las siguientes solicitaciones de servicio:

    - Solicitaciones trmicas- Solicitaciones elctricas- Solicitaciones ambientales

    - Solicitaciones mecnicas

    Los pesos de los mencionados factores de influencia pueden variar para cada tipo de equipo ycompensan:

    - Las diferencias en el montaje de los equipos;- La dispersin de la calidad del producto;- La calidad de la instalacin;- El envejecimiento del aislamiento durante la vida til prevista;- Otros factores desconocidos.

    Mayor informacin se puede ver en la norma IEC 60505, Anexo B, donde se indican los principalesfactores de influencia y modos de funcionamiento asociados a los aislamientos elctricos.

    La norma IEC recomienda aplicar los siguientes factores de seguridad:

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    - Para el aislamiento interno Ks = 1,15;- para el aislamiento externo Ks = 1,05

    2.8 Correccin Atmosfrica

    La norma IEC considera que las condiciones atmosfricas del aire no influyen en las propiedades delaislamiento interno.

    Las reglas para la correccin atmosfrica para las tensiones soportadas del aislamiento externo seencuentran especificadas en la norma IEC 60060-1. Estas reglas se basan en medidas a altitudes dehasta 2000m y su aplicacin a altitudes mayores se debe hacer con precaucin. Adicionalmente sedeben tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

    Para distancias en el aire y aislamientos limpios, debe aplicarse la correccin a las tensionessoportadas a impulso tipo rayo y tipo maniobra. Para aisladores que requieren un ensayo decontaminacin, tambin es necesario una correccin de la tensin soportada de larga duracin afrecuencia industrial.

    - Para la determinacin del factor de correccin atmosfrico aplicable, puede considerarse

    que los factores de correccin por temperatura y por la humedad ambiente, tienden aanularse mutuamente; por lo tanto, a los efectos de coordinacin del aislamiento, solo esnecesario tener en cuenta la presin atmosfrica correspondiente a la altitud del lugar paralos aislamientos en seco y bajo lluvia.

    Estas consideraciones no son aplicables en aisladores cuya distancia entre campanas sea muypequea y que las campanas puedan ser unidas por la lluvia

    2.8.1 Factor de correccin por altitud (Ka)

    Se basa en la variacin de la presin atmosfrica en funcin a la altitud (norma IEC 60071-2) y sepuede calcular como:

    )8150( H

    m

    a eK

    H : Altitud sobre el nivel del mar (metros)

    m = 1 : para las tensiones soportadas de coordinacin a impulsos tipo rayo y paratensiones soportadas a frecuencia industrial de corta duracin de las distancias en el aire y deaisladores limpios

    Para las tensiones soportadas de coordinacin a impulsos tipo maniobra, el valor de m deber serobtenido de la figura siguiente:

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    Tener en cuenta que el valor de m depende de varios parmetros, y que los valores dados en la

    figura anterior de la norma IEC 60071-2 son conservadores. En este caso los valores de m puedenvariar entre 0,5 para los aisladores normales y 0,8 para los coordinados, para los ensayos de largaduracin y si es necesario para los de tensin soportada a frecuencia industrial de corta duracin.

    2.9 Factores de Conversin de Ensayos

    Si los factores de conversin no estn disponibles, se pueden aplicar los factores de conversinindicados en la tabla 2 de la norma IEC 60071-2 a las tensiones de soportabilidad al impulso demaniobra requerido. Estos factores aplican a las tensiones requeridas de soportabilidad fase-tierraas como a la suma de las componentes de la tensin fase-fase.

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    3 Coordinacin del Aislamiento para 66 kV

    3.1 Determinacin del Aislamiento del Equipamiento en 66 kV

    Se ha realizado el clculo de la coordinacin del aislamiento en base a lo establecido en la norma IEC60071-1 y 60071-2, cuyo detalle se muestra en los anexos.

    A continuacin se detalla los resultados obtenidos:

    Tal como se puede apreciar, el aislamiento interno y externo solicitado es:

    Interno Externo- A frecuencia industrial : 117 kV 127 kV- BIL : 259 kVp 429 kVp

    Para el proyecto se ha seleccionado los siguientes niveles de aislamiento mnimos:

    Interno Externo

    - A frecuencia industrial : 140 kV 185 kV- BIL : 325 kVp 450 kVp

    Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c) Urw(s) Urw(c)fase-tierra 74.0 105.0 74.0 101.0 68.0 95.0 68.0 98.0

    fase-fase 127.0 208.0 127.0 199.0 117.0 173.0 N/A N/A

    fase-tierra 169.0 --- 163.0 ---- 136.0 --- 140.0 ---

    fase-fase 332.0 --- 318.0 ---- 247.0 --- N/A ---

    fase-tierra 429.0 182.0 429.0 176.0 256.0 170.0 259.0 175.0

    fase-fase 429.0 361.0 429.0 345.0 256.0 259.0 N/A N/A

    Los valores de la tensin para CortaDuracina Frecuencia industrial

    estn en valor eficaz (kV)

    AISLAMIENTO EXTERNO AISLAMIENTO INTERNO

    EQUIPOS EN ENTRADA DELNEA

    OTROS EQUIPOS EQUIPOS EN ENTRADADE LNEA

    OTROS EQUIPOSLos valores de la tensin paraImpulsos Tipo Rayo y Tipo

    Maniobra estn en valor pico (kVp)

    Corta Duracin aFrecuencia industrial

    Sobretensiones deFrente Lento

    Sobretensiones deFrente Rpido

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    3.2 Determinacin de las