agui peru.docx

8/19/2019 agui peru.docx

1/146

UNIVERSIDAD DE CARABOBOFACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICADEPARTAMENTO DE POTENCIA

SOFTWARE PARA LA SELECCIÓN DE DESCARGADORES DE OXIDO DE METAL

EN SISTEMAS DE POTENCIA

Autores:

A!"#" C$% A!o&o A$

Ro!r'(ue) M$% As!r*+" ,$


2/146


3/146

A!"#" C$% A!o&o A$

Ro!r'(ue) M$% As!r*+" ,$

B-r+u"% E#ero !e .//0UNIVERSIDAD DE CARABOBO

FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

DEPARTAMENTO DE POTENCIA

CERTIFIDADO DE APROBACIÓN

Los "+"1o &2r3"#tes 32e3+ros !e 1ur"!o "s2(#"!o 4"r" e5"u"r e tr"+"1o es4e62" !e (r"!o

t2tu"!o 7So&t8"re 4"r" " See6629# !e Des6"r("!ores !e O2!o !e Met" e# S2ste3"s !e

Pote#62";% re"2)"!o 4or os B"6?$0@$?..

Ro!r'(ue) As!r*+"% C=!u" !e 2!e#t2!"!: >$@//$>@?%


4/146


5/146

Ate#t"3e#te

F2r3"or"62o Cotr"ro

Introducción.

Los sistemas de potencia se encuentran expuestos a fallas de origen interno o externo

que ponen en riesgo la continuidad del servicio y el material aislante de todos los

equipos que lo conforman. El material aislante de estos equipos no puede ser diseñado

para soportar cualquier tipo de sobretensión por razones principalmente económicas.Las sobretensiones transportan grandes cantidades de energía, que de llegar a algn

componente del sistema, puede generarle grandes daños e incluso su destrucción. !on

la finalidad de limitar el potencial destructivo de las sobretensiones y garantizar la

integridad y el desempeño óptimo de los equipos fueron creados los descargadores de

sobretensión.

Los descargadores de sobretensión se encargan de drenar parte de la energía delas sobretensiones a tierra, transform"ndolas en ondas que pueden ser soportadas por

los aislantes de los equipos.


6/146

#ara certificar el funcionamiento de un descargador, este debe cumplir con las

características el$ctricas necesarias para desenvolverse en un sistema determinado,

ba%o ciertas condiciones de operación, &&'() es un &oft*are para la selección de

descargadores de (xido de )etal el cual fue creado con el propósito de brindar

eficiencia, rapidez, interacción y una +erramienta que se adapte a las exigencias

tecnológicas del mundo, +oy en día.

&&'() brinda al usuario una serie de alternativas de manera simult"nea, que

sirven de solución a una situación problem"ticas que tipo de descargador colocar en

una instalación. )ostrando sus características el$ctricas de manera gr"fica y num$rica,facilitando de esta manera la comparación de los posibles resultados.

#ara tener un me%or entendimiento de este traba%o de investigación se procedió a

dividir el mismo en cinco capítulos o partes principales.

El !apitulo I est" referido al planteamiento, %ustificación, ob%etivos y alcance de la misma.

El !apitulo II, aborda los elementos conceptuales referentes a las sobretensiones, sus

características, clasificación, los descargadores de sobretension, sus tipos, principio de

funcionamiento y varias definiciones de inter$s. En el !apitulo III se describe la

metodología del traba%o de investigación- se precisa el procedimiento de selección de los

descargadores de sobretensión y se realiza una breve descripción de las fases del

desarrollo del proyecto. El !apitulo I cubre todo lo referente al funcionamiento del

soft*are y su manual de utilización. En el !apitulo se presentan los resultados

obtenidos por &&'() durante su e%ecución y se comparan con los datos obtenidos de

manera convencional o manual, con la finalidad de verificar el correcto funcionamiento

del sistema diseñado. /inalmente se establecen las conclusiones y algunas

recomendaciones derivadas de la investigación y del funcionamiento del programa.


7/146

0.0 #lanteamiento 'el #roblema

Es incuestionable la importancia que e%erce en el desarrollo económico de los

países la industria el$ctrica. #or esta razón es tan fundamental el papel que

desempeñan los sistemas de potencias a nivel mundial. 1n &istema de #otencia es una

red formada por un con%unto de componentes cuya función reside en generar, transmitir

y distribuir la energía el$ctrica ba%o ciertas exigencias y controles con respecto a la

continuidad de servicio, regulación de tensión y control de frecuencia 203.

Estos sistemas no est"n exentos a fallas, existen ciertos fenómenos que pueden

producir un funcionamiento anormal en ellos, estos pueden dividirse en fallas y

perturbaciones. Las fallas son condiciones que al presentarse, impiden continuar con la

operación de uno o m"s componentes y requieren de la r"pida acción de esquemas de

protección para evitar la posibilidad de que ocurran daños en los equipos y sus

materiales aislantes. #or otro lado tambi$n existen las perturbaciones, que son

condiciones que al presentarse no ocasionan salidas inmediatas del servicio del sistema,

pero que pueden generar daños a algunos equipos si se prolongan mas all" de ciertos

periodos de tiempo. Esencialmente las perturbaciones pueden ser dividas en

sobretensiones, sobrecargas y oscilaciones de frecuencia. 203.

Las sobretensiones son de naturaleza probabilísticas, lo que dificulta su control,

su estudio y su predicción. #ueden producir descargas que adem"s de destruir un

equipo o averiar seriamente su material aislante, tambi$n pueden ser la causa de

nuevas sobretensiones. La severidad que puede alcanzar cualquier sobretensión


8/146

depende del tipo y sobre todo, del nivel de tensión de la red. En redes de tensión

nominal inferior a 455 6 las sobretensiones debidas a descargas atmosf$ricas son de

mayor potencial destructivo que las originadas por otras causas, mientras que por

encima de 455 6 las sobretensiones de maniobra suelen ser las m"s peligrosas. La

capacidad destructiva de las sobretensiones no se atribuye solamente a su magnitud,

sino tambi$n a su forma de onda y esencialmente a la cantidad de energía que

transportan.

!on la selección de sistemas de protección adecuados se pueden reducir los

daños provocados por las sobretensiones. !uando los sistemas son afectados por sobretensiones, debe procurarse que descarguen a tierra lo m"s r"pidamente posible,

esta función la desempeñan los descargadores de sobretensiones.

Los descargadores de sobretensión, son elementos destinados a proteger a los

componentes del sistema que poseen aislamiento no autorestaurable, es decir un

aislamiento que recuperara sus propiedades luego de que en este ocurra una descarga,

en particular a los transformadores de potencia. Los transformadores son el corazón delas subestaciones, y por consiguiente son esenciales para los sistemas de potencia,

tienen un costo sumamente elevado, obedecen a largos periodos de fabricación y

presentan gran dificultad para su traslado, por lo general, se requiere de planes de

transporte y movilización para llevar a cabo esta actividad, por estas razones es muy

importante protegerlos de cualquier fenómeno que los pueda averiar. Las sobretensiones

pueden dañar seriamente estas m"quinas el$ctricas, por tal motivo se deben colocar

descargadores de sobretensiones que prote%an al equipo con el menor rango de error

posible, ya que la selección errónea de un descargador de sobretensión, pondría en %uego la operación de tan importante equipo a lo largo de su vida til.


9/146

Los descargadores tambi$n protegen las líneas de transmisión, contra las

sobretensiones transitorias elevadas dren"ndolas a tierra- limitando su prolongación y

disminuyendo las magnitudes de las tensiones residuales. La selección de un

descargador inadecuado para un determinado sistema puede volver vulnerable una

instalación contra las sobretensiones, poniendo en riesgo la vida til de los equipos y la

continuidad del servicio el$ctrico, lo cual es per%udicial tanto para la empresa de

suministro de energía el$ctrica como para sus clientes.

#ara garantizar la protección de un sistema contra sobretensiones es de vital

importancia tener un m$todo que permita determinar, cuales son las características quedebe cumplir un descargador de sobretensiones para ser instalado en este- me%or an

contar con un instrumento que permita realizar esta selección de manera r"pida y

segura. 1na de las +erramientas que puede ser utilizada para facilitar esta selección sin

comprometer la confiabilidad y exactitud del proceso, es un #rograma !omputacional

Interactivo o &oft*are.

7ctualmente a nivel nacional, no existe un algoritmo computacional para laselección de descargadores de sobretensiones que permita determinar si el dispositivo

es adecuado para una red o para la protección de un transformador.

)otivados en lo anteriormente expuesto, existe la necesidad de desarrollar una

+erramienta que permita realizar esta función cumpliendo con todos los requisitos

necesarios para lograr una selección confiable del dispositivo, y que adem"s le permita

al usuario comparar entre los modelos que propongan los distintos fabricantes, mediante

la creación y gestión de una base de datos.


10/146

0.8 9ustificación

1n soft*are es una +erramienta que facilita el desempeño de actividades que

generalmente requieren de tiempo, precisión y que disminuyen las posibilidades de

equivocaciones. Estos programas se desarrollan en base a procedimientos sistem"ticos-

siempre y cuando estos generen resultados altamente confiables y leales podemos

apoyar la toma de decisiones en ellos.

!on el uso del soft*are se puede minimizar el error en la selección, comparando

entre distintos modelos para así seleccionar el que me%or prote%a al transformador, las

líneas y el resto de los equipos, permiti$ndole al usuario tomar la me%or decisión a la

+ora del diseño o la verificación de un sistema- garantizando un resultado y logrando

disminuir la posibilidad de que el sistema se vea afectado negativamente por la presencia

de una sobretensión. La capacidad de un &oft*are de mane%ar gran cantidad de

información de manera simult"neamente le brinda al usuario la oportunidad de analizar y

comparar las posibles protecciones contra sobretensiones en subestaciones y líneas en

un tiempo menor al que normalmente se considera.

La selección de descargadores de sobretensión requiere de un con%unto dec"lculos y de la discriminación de variables que en con%unto, nos facilitan los par"metros

necesarios para realizar la selección en los cat"logos de los fabricantes. &on un

con%unto de pasos que pueden ser desplegados de una manera esquem"tica y al ser

desarrollados como algoritmos, se podría obtener un programa que presente un


11/146

resultado igual o muy similar a los posibles valores obtenidos de la manera tradicional,

transform"ndose de esta manera en resultados efectivos y confiables.

En la actualidad en el "mbito social, tecnológico y económico, las ideas no solo se

enfocan en lograr un ob%etivo, sino de lograrlo con el menor costo posible y en un tiempo

mínimo para obtener un mayor beneficio- es decir, que progresivamente se buscan nuevas

alternativas con el apoyo del desarrollo científico tecnológico para obtener procesos m"s

r"pidos y precisos. 7dem"s se puede observar que este comportamiento no solo aplica en

un nivel empresarial, esta tendencia tambi$n se observa en los aspectos m"s personales

del comportamiento de los seres +umanos- se puede decir entonces que la bsqueda por una mayor eficiencia es en general uno de los motores que impulsa al mundo actualmente.

#or estas razones se considera la importancia que tiene el uso de la tecnología,

para sistematizar las actividades in+erentes al "rea donde el ser +umano desarrolla

normalmente sus actividades, como es el caso del desarrollo de un &oft*are para la

selección del descargador de sobretensiones m"s propicio para un sistema.

Este soft*are así como su base de datos, serviría de apoyo para el desarrollo de

actividades en c"tedras como &istemas de 'istribución, :$cnicas de 7lta :ensión,

&ubestaciones El$ctricas, Líneas de :ransmisión de Energía II, etc. &iendo estas

tambi$n materias que se dictan en el departamento de #otencia de la /acultad de

Ingeniería de La 1niversidad de !arabobo, este soft*are se convertiría en un aporte

para el desarrollo acad$mico de esta institución y para el de otras instituciones

relacionadas al medio educativo.

0.4 (b%etivos

0.4.0 (b%etivo ;eneral


12/146

'esarrollar un programa interactivo Identificar el m$todo utilizado para la determinación de descargadores de

sobretensión, para fi%ar criterios bases para el diseño del algoritmo de

programación.

> Elaborar un algoritmo basado en la metodología para la determinación del

descargador de sobretensión y traducirlo al lengua%e de programación escogido.

> !rear la base de datos del programa con los principales modelos de

descargadores de los fabricantes m"s importantes, que permita al soft*are

realizar comparaciones.

> ?ealizar la validación del soft*are, mediante la comparación de resultados con

los obtenidos de manera convencional.

0.@ 7lcance

El &oft*are ser" diseñado tomando en cuenta las siguientes características

El soft*are ser" de tipo interactivo, desarrollado en isual Aasic. Lengua%e de

programación de )icrosoft orientado a eventos basado en el lengua%e A7&I!, utilizado

principalmente en el Borld Bide Beb para realizar consultas a bases de datos de


13/146

)icrosoft como /ox #ro, &CLD&erver, 7ccess,etc., que funciona en servidores de

Bindo*s.

La base de datos ser" desarrolla en )icrosoft 7ccess, +erramienta visual

compatible con isual Aasic, este programa es un gestor de bases de datos desarrollado

por )icrosoft.

El programa permitir" seleccionar el tipo de descargador que se desea determinar,

segn su clase Línea, &ubestación, 'istribución, etc.

Los resultados ser"n presentados en tablas comparativas con los datos

obtenidos de los distintos fabricantes

El soft*are tambi$n presentara en sus resultados las curvas de coordinación de

aislamiento, los distintos m"rgenes de protección, las distancias m"ximas de ubicación

de la protección, curvas de sobretensiones temporales y las energías del sistema y los

descargadores como +erramienta de comparación entre las alternativas brindadas por

los fabricantes.

El programa contemplara principalmente los niveles de tensión normalizados en

nuestro país, aunque existir" la posibilidad de ingresar el valor de la tensión en caso de

que esta no sea un valor nominal predeterminado, con el ob%etivo de que pueda ser

utilizado en instalaciones de cualquiera de las empresas que prestan servicios a nivel

nacional. Igualmente. &olo se tomaran en cuenta los descargadores de oxido de metal


14/146

> El &oft*are estar" limitado a la selección de 'escargadores de &obretensiónpara ser instalados en líneas de transmisión a$reas, &istemas de 'istribución y

&ubestaciones.

> Go es ob%etivo de estudio los sistemas que inciden directamente en la selección

del descargador La base de datos original estar" formada por equipos de al menos tres de los

m"s importantes fabricantes de descargadores de sobretensión. #ermitiendo la

inclusión de nuevas series y nuevos fabricantes.

> Go es ob%etivo de este estudio la demostración de ninguna de las ecuaciones

que rigen tanto el comportamiento de los descargadores como el del sistema.

> El criterio de selección de descargadores no considera características

mec"nicas ni económicas.

8. )7?!( :EH?I!(

En este capítulo se abordan los principales conceptos relacionados a lassobretensiones, sus características, su clasificación, así como tambi$n definiciones

acerca de los descargadores de sobretensión, sus características, tipos, principios de

funcionamiento, pruebas y ensayos.


15/146

8.07G:E!E'EG:E&&ufia 9uan 7. y :orrealba /reddy- en su :raba%o de ;rado,


16/146

el$ctrica. La relación entre la sobretensión 1s, y la tensión de servicio 1 se llama factor

de sobretensión que viene expresado por

s=

UsU


17/146

las ltimas. En las instalaciones de alta tensión por las propias condiciones de

funcionamiento, de energía y de aislamiento, la propagación de sobretensiones puede

tener mayores efectos destructivos sobre el equipamiento el$ctrico.

Existen elementos para mitigar el efecto de las sobretensiones. #odemos mencionar

Las protecciones contra sobretensiones en &istemas de #otencia pueden ser

encontradas en dos formas

> Evitando las sobretensiones producto de los rayos en su punto de origen, por

e%emplo instalando cables a tierra en las inmediaciones de las subestaciones para

interceptar los rayos Limitando las sobretensiones en las cercanías de los equipos el$ctricos, por

e%emplo colocando descargadores de sobretensión en las proximidades de los

equipos.

En los sistemas de alta tensión ambos m$todos de protección son usualmente

utilizados pero en los sistemas de media tensión la presencia del cable de guarda no

garantiza que las líneas no sean alcanzadas por una descarga, por su pequeña distancia

entre los cables de la línea y el de tierra muc+as veces el impacto del rayo tambi$n

alcanza los cables de la línea, 7dem"s los efectos de sobretensiones inducidas por el

impacto de rayos en las cercanías de una instalación no pueden ser minimizados por el

cable de guarda.

El m$todo m"s comun para proteger sistemas de media tensión es el uso de

descargadores de sobretensión en las proximidades de los equipos el$ctricos.


18/146

8.8.0 !L7&I/I!7!IHG 'E L7& &(A?E:EG&I(GE&

Las tensiones anormales o sobretensiones pueden ser clasificadas esencialmente en tres

tipos. 2Q3

> &obretensiones :emporales

&on sobretensiones de frecuencia industrial y ocurren durante un rec+azo de

carga o por causa de una falla en una conexión a tierra, la duración de este tipo desobretensiones se encuentra entre 5.0 segundo y muc+as +oras, En general la

onda no excede el valor de R4 p.u por lo que no pone en peligro a la red, pero si

debe ser tomado en cuenta para el dimensionamiento de los descargadores de

sobretensión.

> &obretensiones de maniobra o &obretensiones externas o atmosf$ricas


19/146

&on originadas por descargas atmosf$ricas. Ellas alcanzan su valor pico en

pocos Ts y luego decaen r"pidamente, la magnitud de estas sobretensiones

unipolares en redes de media y ba%a tensión puede alcanzar sin dificultad valores por

encima de 05 p.u.

Las sobretensiones atmosf$ricas son la mayor amenaza para las redes de

media y ba%a tensión. Las protecciones contra sobretensiones deben ser dispuestas

de manera tal que puedan delimitar las tensiones elevadas a valores que no

produzcan daños al sistema.

8.4 'E&!7?;7'(?E& 'E &(A?E:EG&IHG.

&e denominan, en general, descargadores de sobretensión a los dispositivos

destinados a descargar a tierra las sobretensiones producidas por descargas

atmosf$ricas, por maniobras o por otras causas, que se descargarían sobre los

aisladores perforando el aislamiento, ocasionando interrupciones en el sistema el$ctrico

y en muc+os casos, desperfectos en los generadores, transformadores, etc. 283

Los descargadores de sobretensión fueron utilizados exclusivamente en redes de

)edia :ensión +asta mediados de la d$cada de los J5, estos consistían en una serie

de conexiones de resistores de !arburo de &ilicio &i! con un entre+ierro de placas.

'urante el aumento de la sobretensión surgía un cortocircuito a tierra cuando actuaba el

entre+ierro del descargador. Los resistores de &i! conectados en serie limitaban lacorriente siguiente proveniente de la fuente de poder y de esta manera permitían la

extinción del arco entre las placas del entre+ierro en el momento en que la tensión volvía

a realizar su paso por cero. 2@3


20/146

a) b)

En los ltimos años +ubo dos me%oras fundamentales en los descargadores

utilizados en los &istemas de #otencia, por un lado la conexión en serie de resistores de

&i! y el entre+ierro de placas fueron reemplazados por resistores de (xido de )etal

alcance el nivel m"ximo y se desborde la presa. El funcionamiento del descargador es

muy similar, si ocurre una crecida de tensión, como la sobretensión 1


21/146

8.@ 'E/IGI!I(GE&

#ara comprender el funcionamiento de los descargadores de &obretension es

necesario conocer algunas definiciones$

Las definiciones que se presentan a continuación alor de cresta, alor pico


22/146

:ensión m"xima entre fases durante el servicio normal.

> !orriente de descarga nominal :ensión de funcionamiento nominal


23/146

tensión se define de distintas formas 1c


24/146

depende de la magnitud y la forma de onda de la corriente de descarga. Las

características de tensión y corriente de los descargadores se indican en los

cat"logos de cada fabricante.

> !apacidad de energía

La capacidad de energía de un descargador se refiere a la cantidad de

energía que este podr" resistir, sin sufrir daños, cuando ocurra una

&obretensión. Las normas no definen de forma explícita la capacidad de

energía de un descargador. La nica medida especificada es la !lase de

'escarga de Línea en IE!. #or regla general, esta información no es

suficiente para comparar diferentes fabricantes, y por consiguiente, los

fabricantes tambi$n facilitan la capacidad de energía en 696 que puede

soportar cada equipo.

> Energía de prueba rutinaria

Esta es la energía total a que es sometido cada uno de los bloques deoxido de metal en las pruebas de producción correspondientes a cada

fabricante.

> Energía de impulso nico

Wsta es la energía m"xima admisible a la que puede ser sometido un

descargador en un sólo impulso con una duración de @ ms o m"s,

manteni$ndose posteriormente la estabilidad t$rmica con la sobretensióntemporal y 1c especificadas.

> !apacidad de cortocircuito


25/146

Es la capacidad de un descargador, en caso de producirse una sobrecarga

por cualquier motivo, de conducir la corriente de cortocircuito de servicio

resultante sin sufrir una ruptura violenta que podría causar daños en los

equipos circundantes o daños personales. 'espu$s de una operación de este

tipo se debe cambiar el descargador.

> ?esistencia del aislamiento externo

Es el valor m"ximo de la tensión aplicada


26/146

Givel decontaminación

/uga específica enmmS


27/146

/ig. 8.8.D )apa de Giveles Isocer"unicos de enezuela


28/146

vez que el valor de la sobretension alcanza el valor de 1p. #or esta razón el

descargador de (xido de )etal reduce la sobretension m"s r"pido que los

descargadores de &i!.

&i el aislamiento exterior del descargador se encuentra contaminado, la

distribución del potencial a lo largo de su superficie es desigual. &e pueden presentar

descargar parciales, las cuales pueden producir una modificación de la distribución de la

tensión a lo largo del aislamiento exterior del descargador, que para el caso de

descargadores con entre+ierros es critico, al punto de producir la destrucción del equipo

Esta es la razón por la cual los descargadores de sobretensión de (xido de )etal sinentre+ierros tienen una me%or resistencia a la contaminación.

/ig. 8.4.D 'escargadores de sobretension colocados en un transformador.

8.P !7?7!:E?Y&:I!7& /Y&I!7& 'EL 'E&!7?;7'(?.


29/146

/ig. [email protected] !aracterísticas de diseño, descargadores con revestimiento de porcelana


30/146

rutinarias individuales durante la fabricación. #or consiguiente, es necesario conectar las

unidades en serie, como se observa en la figura 8.Q, en el orden predeterminado y

marcado en las mismas. &iguiendo las indicaciones suministradas por cada fabricante.

Los descargadores largos suelen requerir anillos equipotenciales para mantener

una tensión uniforme y aceptable en toda su longitud. #or consiguiente, el

funcionamiento de estos descargadores sin los anillos equipotenciales puede causar

averías en el material aislante del descargador.

/ig. 8.F.D'escargadores con anillos equipotenciales.

• ELE)EG:( ?E&I&:(? 'E (XI'( 'E )E:7L

Las característica olta%e !orriente del resistor de (xido de )etal es

fuertemente no lineal. En la figura 8.4 se muestra la curva característica

volta%ecorriente


31/146

m"ximo volta%e de la resistencia durante el flu%o de In. 1c es definido como el

valor r.m.s del olta%e )"ximo de (peración !ontinua


32/146

descargador con estas características no es factible ya que esta cantidad de

energía no podría ser soportada por el descargador y le causaría su destrucción.

Los descargadores convencionales de &i!, necesitan un entre+ierro de placas en

serie con sus resistencias para que este asuma el volta%e en operación continua.

Las resistencias de (xido de )etal, tambi$n denominados varistores de

(xido de )etal para el caso del fabricante (+io Arass, el 5U del peso del

resistor esta constituido por n(, el resto se encuentra compuesto por mas de

oc+o componentes, usualmente seleccionados entre los siguientes Ai8(4, &b(4,

!r 8(4, Gi(, )g5, !a(, :io8, !o4(@ ,)n(, &i(8, &n(8, 7g8(, r(8, La8(4, #r P(00,S8(, 7l8(4, A8(4, Aa(, n8(4, etc. #resentes en forma de polvo de 5.8 a 5.F

micrómetros de di"metro.

/ig. 8.Q.D !ilindros de (xido de )etal 'ispositivo de sellado y alivio de presión

La figura 8.P muestra un descargador con recubrimiento de porcelana serie

EXLI) de 7AA, en este las bridas est"n cementadas en la porcelana y tambi$n


33/146

envuelven el dispositivo de sellado. #ara obtener un rendimiento satisfactorio, es

importante que las unidades est$n +erm$ticamente selladas durante toda la vida til

de los descargadores. El dispositivo de sellado en cada extremo de cada unidad

consta de una placa de acero inoxidable pretensado con una %unta de goma. La

placa e%erce una presión continua en la %unta contra la superficie del aislador,

asegurando el sellado efectivo aunque la %unta se asiente debido al enve%ecimiento.

:ambi$n se usa para fi%ar la columna de los bloques en sentido longitudinal mediante

resortes. El sellado de cada unidad se verifica despu$s de la fabricación con pruebas

rutinarias.

La placa de sellado est" diseñada para actuar tambi$n como sistema de

alivio de sobrepresión. &i el descargador es sometido a esfuerzos que

sobrepasan su capacidad nominal, se crea un arco interno. Los gases ionizados

causan un aumento r"pido de la presión interior, la cual a su vez produce la

apertura de la placa d sellado, permitiendo la salida de los gases ionizados por

conductos de escape. 'ado que los conductos de ambos extremos est"n dirigidos

el uno +acia el otro, ello produce un arco externo, alivi"ndose así la presión

interna e impidiendo el resquebra%amiento violento del aislador.


34/146

/ig. 8.J.D !aracterísticas de diseño, descargadores con revestimiento de silicona )aterial aislante

Los descargadores con recubrimiento sint$tico utilizan los mismos bloques

de n( que los descargadores de porcelana y tienen un rendimiento el$ctrico

equivalente. La silicona como material aislante se utiliza desde +ace m"s de 45

años con buenos resultados, y se +a incorporado tambi$n en los descargadores.#roporciona venta%as añadidas como un peso ba%o, me%ores características de

contaminación, mayor seguridad del personal y flexibilidad de instalación.


35/146

&i el descargador es sometido a esfuerzos el$ctricos que sobrepasan su

capacidad nominal, se crea un arco interno. 'ebido al diseño de ca%a abierta, se

quema f"cilmente a trav$s del material de silicona blando permitiendo que los gases

resultantes sean evacuados r"pida y directamente. 7l mismo tiempo, las fibras de

aramida impiden la expulsión explosiva de los componentes internos. #or

consiguiente, no se requieren v"lvulas de alivio de presión para este diseño. La

capacidad de cortocircuito de autoprotección es verificada en las pruebas de

cortocircuito segn la IE!.

> !orriente Gominal de 'escarga y !apacidad de absorción de Energía

La corriente nominal de descarga es el valor m"ximo del impulso de corriente

de descarga que se utiliza para clasificar el descargador.

Los descargadores con corriente nominal de F S7. +an demostrado

confiabilidad en sistemas de media tensión. La capacidad de absorción de

energía es muc+o mayor que el nivel de energía que se espera en la red, con

excepción de las elevadas corrientes causadas por los rayos, estas corrientestambi$n pueden ser mane%adas por los descargadores, sin embargo esto es poco

frecuente que suceda.

En Líneas a$reas incluso bastante ale%adas del lugar de impacto del rayo,

un rayo puede causar corrientes relativamente altas que fluir"n por el

descargador. #or esta razón los fabricantes, de acuerdo con lo establecido en las

normas IE! P55D@ y 7G&IIEEE !P8.00, crean gamas de descargadores con

'istintas capacidades de manipulación de energía, con corrientes nominales de

05 S7, 85 S7, @5 S7.

El empleo de estos equipos con mayores corrientes de descarga, se

recomienda en todos los lugares en donde en t$rminos de la energía, la


36/146

seguridad operativa y del nivel de protección, los requerimientos del sistema son

bastante altos. !omo por E%emplo

> ?egiones con muc+a actividad de ?ayos.

> Líneas a$reas con postes de concreto o madera y crucetas no aterradas

> 'escargadores colocados en lugares de poca accesibilidad para equipos de mantenimiento

> En líneas que exigen altos requerimientos con respecto a las seguridad operacional

> #rotección de )otores, generadores y cables

> [reas con niveles de contaminación industrial altos, o donde el descargador se encuentre a

menos de 0555 m del mar.

Existen casos donde los equipos requieren de niveles de protección m"s altos

como por e%emplo

> Nornos de Inducción

> ;randes baterías de !apacitores

> &ecciones muy largas de !ables

> )aquinas rotativas !ostosas> :ransformadores y 7utotransformadores de &ubestaciones #rincipales

En estos casos se requieren capacidades de absorción de energía mayores

como por e%emplo los descargadores tipo #(LI)DN con In Z 85 S7 y

04.4S9S1!.

8.Q !L7&I/I!7!IHG 'E L(& 'E&!7?;7'(?E&

Existen varios tipos de descargadores clasificados segn su ubicación y sus

capacidades de energía


37/146

> 'escargadores de 'istribución #oseen las mayores tensiones de descarga y usualmente

se diferencian entre Gormal 'uty y Neavy 'uty, son los m"s económicos y los que poseen

la mayor demanda comercial. !omo su nombre lo indica son diseñados para proteger

&istemas de 'istribución.

> 'escargadores !lase Intermedia los equipos de esta clase presentan características de

protección me%oradas, pueden mane%ar mayores cantidades de energía sin afectar su

durabilidad. &on sustancialmente m"s costosos que los de distribución.

> 'escargadores !lase &ubestación #roveen de los mayores índices de protección, poseen

la mayor de las capacidades de absorción de energía y la mayor durabilidad, cumplen uno

de los traba%os m"s importantes en un sistema, el de proteger los :ransformadores,

7utotransformadores de #otencia y equipos pertenecientes a una &ubestación. &on los

m"s robustos y costosos de los descargadores.

> 'escargadores !lase Línea #oseen características el$ctricas muy similares a los de la

clase subestación, pero con diferencias en sus robustez y materiales de construcción, son

creados con la finalidad de obtener grandes niveles de protección, con pesos menores

para facilitar su instalación. #rotegen las líneas de transmisión de sobretensiones y

principalmente de los /las+overs o arcos inversos.

> 'escargadores Especiales descargadores como los ?iser pole, &umergidos en aceite, y

otros descargadores diseñados y fabricados para funciones muy especificas. #ueden tener

características combinadas de cualquiera de los tipos de descargadores, se crean

partiendo de las necesidades de aplicación, no son de f"cil adquisición, sus costos son

elevados y varían segn sus características el$ctricas y mec"nicas.

8.J !(G'I!I(GE& EE!I7LE& 'E (#E?7!IHG

> Energía de cortocircuito de la red.1n descargador de sobretensiones puede verse afectado por la energía de

cortocircuito de la red en la que esta instalado. Aa%o esta condición el

descargador inevitablemente se destruye. Esta condición puede ser originada por


38/146

elevadas corrientes de descarga, por la presencia de descargas mltiples, y por el

fenómeno de descarga retroactiva :emperaturas ambientales Elevadas

Los valores de 1c garantizados por los distintos fabricantes tienen validez

para temperaturas no mayores a @F \!. En el caso de 'escargadores al aire libre,la radiación solar


39/146

debe ser incrementado en un 8U por cada F\ de temperatura por encima de los

@F\!.

> !ontaminación del aire

Los polímeros siliconados son uno de los me%ores materiales aislantes en

ambientes contaminados. #rincipalmente debido a que es un material que repele

el agua. Los descargadores encapsulados en polímeros se comportan de manera

mas favorable ba%o altos niveles de contaminación que los descargadores con

encapsulados en porcelana y otros materiales. La capacidad +idrofobica de la

silicona le brinda una venta%a sobre los otros materiales, las partículas

contaminantes y el sucio no pueden ad+erirse con facilidad al recubrimiento

flexible y son lavados por las lluvias.

/ig. 8..D Efecto +idrofóbico de los polímeros siliconados

> 7%ustes por altitud en el encapsulado de los descargadores

Los descargadores son diseñados para traba%ar en elevaciones no

mayores a 0J55 metros sobre el nivel del mar. En altitudes mayores, la densidad


40/146

del aire disminuye y la distancia de fuga del encapsulado del descargador puede

no ser suficiente para soportar las descargas externos. #ara estos casos, la parte

activa permanece inalterada y debe ser colocada en un encapsulado con mayor

distancia de fuga.

!omo un valor de orientación se puede considerar que por cada 0555 m

por encima de los 0J55 metros sobre el nivel del mar, la distancia de fuga debe

incrementarse en un 08U o 04U. #or e%emplo par aun altitud de 4455 m, la

distancia del aislamiento debe ser incrementada en un 0JU con respecto a la

distancia del descargador para condiciones normales. 2Q3

8. !(G'I!I(GE& 'E &E?I!I( 'E L(& 'E&!7?;7'(?E& 'E

&(A?E:EG&IHG

El est"ndar IEEE para los descargadores de (xido de )etal en !ircuitos de

energía alterna


41/146

III. La altitud no debe exceder los 0J55m !ondiciones del &istema

I. La frecuencia nominal del sistema debe encontrarse entre @J N y P8 Nz

II. El volta%e línea tierra debe estar por deba%o del valor nominal del descargador para todas

las condiciones de operación del sistema.

8..8 !(G'I!I(GE& 'E &E?I!I( IG1&17LE&

> !ondiciones /ísicas

I. :emperatura contina del aire en los alrededores del descargador fuera del rango D @5 \! y

@5 \!.

II. :emperatura m"xima temporales del aire debido a fuentes externas de calor cercanas al

descargador por encima de P5 \!.

III. 7lturas por encima de los 0J55 m


42/146

I. /recuencias nominales fuera del rango @J Nz ] P5 N.

II. !ondiciones de operatividad del sistema donde los valores nominales del descargador

pueden ser temporalmente sobrepasados. !omo por e%emplo

> #erdida del aterramiento del neutro en circuitos normalmente aterrados

> 7umentos de velocidades en los generadores

> Inestabilidades del sistema

> /allas monof"sicas a tierra persistentes en sistemas trif"sicos no aterrados.

8.05 &ELE!!IHG 'E 'E&!7?;7'(?E& 'E &(A?E:EG&IHGE&

8.05.0 #7?[)E:?(& 'EL &I&:E)7

#ara la selección de un descargador, es necesario revisar su condición y

comportamiento ba%o sobretensiones temporales que puedan ocurrir en el sistema,

generalmente se considera como la tensión m"xima en las fases sanas del sistema

cuando ocurre una falla en una fase distinta, tomando en cuenta el tipo de sistema y su

tipo de aterramiento. Estas condiciones del sistema son determinadas por cada empresade suministro el$ctrico dependiendo de la topología de su red. Esta tensión corresponde

al volta%e m"ximo que puede soportar el descargador por un periodo de tiempo

determinado ba%o las condiciones definidas. En los est"ndares de descargadores, los

valores de tensión nominal del descargador son determinados mediante las pruebas de

ciclo de operación. Estas pruebas definen el valor m"ximo de tensión en el cual puede

encontrarse sometido el descargador manteniendo su corriente de descarga nominal.

#ara los descargadores de (xido de metal, el factor mas determinante y limitante

es el incremento de la temperatura. #or no presentar entre+ierros, los descargadores de

(xido de )etal pueden ser energizados por encima de sus condiciones nominales, y

estos pueden descargar las corrientes eficientemente. Estas capacidades son definidas

por las curvas de &obretensión :emporal o :(


43/146

define el tiempo m"ximo durante el cual un descargador puede funcionar

apropiadamente ba%o una condición de sobretensión.

1n factor que afecta la capacidad de :( del descargador es la energía

absorbida


44/146

K

= 1 .

K

= 1 .

K

= 1 .

K

= 1 . K = 1 .K = 1 .

R o / X 1


45/146

1 p.u.

Z1

Descargador.

Linea de Transmision

ImpedanciaZ Tiempo de viaje T

/ig. 8.00.D la curva muestra la relación ?5X0 y X5X0 para valores constantes de factor

de falla a tierra 6


46/146

descargador durante una acción de maniobra, si este calculo revela niveles de energía

muy elevados y requiere de de estudios mas calificados que los considerados

inicialmente, entonces serian %ustificables estudios m"s precisos.

8.05.4 #7?[)E:?(& 'E )7GI(A?7 ( &BI:!NIG; #7?7)E:E?&.La sobretensión esperada 1L depende de par"metros tales como localización del

descargador, tipo de operación de maniobra, presencia o ausencia de resistores

preinsertados, la red de alimentación y de la compensación en paralelo. alores por

encima de los propuestos en la tabla 8.0 pueden presentarse en algunos casos, estos

casos deben analizarse antes de realizar su estimación de 1L.

El tiempo de propagación de onda


47/146

8.05.@ !L7&I/I!7!IHG &E;_G L7 !7#7!I'7' 'E EGE?;Y7 'EL

'E&!7?;7'(?

En los est"ndares existentes de descargadores de sobretensión, la capacidad de

absorción de energía para sobretensiones de maniobra debe ser verificada en la #rueba

de 'escarga de Línea. #ara esta prueba la IE! define F clases, que corresponden a F

tipos distintos de descargas de línea, y cada descargador se asigna a una de estas

clases, dependiendo del tipo de descarga de línea que este sea capaz de soportar

La energía absorbida por un descargador en una prueba de descarga de línea, esfunción de la clase de descarga de línea y el nivel de protección para impulsos de

maniobra del descargador. !omo se muestra en la figura 8.04.

/ig. 8.04.D IE! !lases de descarga a línea.


48/146

Las pruebas de descarga de línea consta de descargas repetitivas, en esta se

debe comprobar estabilidad t$rmica de los descargadores para dos descargas

consecutivas con una separación de F5 a P5 segundos entre si. En la mayoría de los

casos las condiciones de diseño tienen muy poca probabilidad de que ocurran, por lo

tanto es suficiente diseñar para una operación y no para dos operaciones consecutivas.

8.05.F !((?'IG7!IHG 'E 7I&L7)IEG:(.1na vez que se +a preseleccionado un descargador, se debe determinar el nivel

de protección que este brinda al aislamiento del equipo a proteger. Esta protección

depende de las características del descargador, de las sobretensiones de maniobra, de

las descargas atmosf$ricas esperadas y de las características del aislamiento del

equipo. El nivel de protección es cuantificado por medio de los m"rgenes de protección.

El ob%etivo es el de obtener o exceder los valores mínimos de protección para los

distintos tipos de sobretensiones en el sistema, segn lo que se recomienda en los

est"ndares de aplicación.

8.05.P !7?7!:E?Y&:I!7& 'E #?(:E!!IHG 'EL 'E&!7?;7'(?.

Las características de protección de los descargadores est"n definidas

b"sicamente por lo volta%es residuales y generalmente estos son proporcionales al valor

de 1c. Los volta%es residuales son los valores de tensión a los que quedara expuesto el

equipo a proteger una vez que el descargador +a actuado, este valor no solo depende

de las características del descargador y de la sobretensión, si no que tambi$n se ve

afectado por la resistencia de las conexiones del descargador a la línea y a tierra, y los

efectos inductivos de estas conexiones, como se puede observar en la /ig


49/146

Do#!e:Ures: Te#s29# res2!u" !e s2ste3"

Ures>: te#s29# res2!u" !e !es6"r("!orR: res2ste#62" !e 4uest" " t2err"I: Corr2e#te !e !es6"r(" " t2err"L: I#!u6t"#62" !e 6"+e !e "s 6o#e2o#es >J3H !2J!t:T2e34o !e &or3"629# !e 6rest"

/ig. [email protected] ?epresentación de los volta%es residuales.

Es importante destacar que algunos fabricantes, no toman en cuenta el efecto de

las conexiones y asumen 1res Z 1res0, esto lo +acen con la finalidad de simplificar la

selección.

Las características de protección son una función continua que dependen del

rango de la descarga de corriente y de los valores residuales de volta%e que estas

generan. El nivel de aislamiento que soportan los equipos por otra parte esta definido

por tres puntos de volta%e, obtenidos por medio de las pruebas estandarizadas desobretensiones de maniobra, sobretensiones de onda completa


50/146

#ara la coordinación con el aislamiento del equipo se seleccionan tres niveles de

protección, estos niveles se describen a continuación

8.05.Q GIEL 'E #?(:E!!IHG #7?7 &(A?E:EG&I(GE&'E

)7GI(A?7Este es el volta%e residual de cresta que resulta al aplicar un impulso de corriente

4P5Ts al descargador. #ara definir el nivel de protección por maniobras se

selecciona una corriente de coordinación de sobretensiones de maniobra, para

distintos niveles de tensión. Esta corriente ser" F557 para sistemas con una tensión

faseDfase m"xima de 0F56, 05557 para sistemas con una tensión faseDfase

comprendida entre 0F56 y 48F6, 85557 para sistemas con una tensión faseDfase

superior a los 48F6.

8.05.J GIEL 'E #?(:E!!IHG #7?7 I)#1L&(&

Este es el volta%e residual de cresta que resulta al aplicar un impulso de corriente

J85Ts al descargador. Los fabricantes proporcionan en sus cat"logos los valores de

volta%es de cresta residuales para una variedad de corrientes de cresta. #ara realizar la

coordinación de aislamiento se debe elegir una corriente de coordinación, bas"ndose

en el nivel de volta%e del sistema. #ara sistemas con 1m menor o igual a @856 se

propone una corriente de 0567, para sistemas con @856 ^ 1m ` J556 se propone

una corriente de 0F67, y para sistemas con 1m J556 se propone una corriente de

8567.

8.05. GIEL 'E #?(:E!!IHG #7?7 /?EG:E& 'E (G'7

Este es el volta%e residual de cresta que resulta al aplicar un impulso de corriente con

un tiempo de cresta menor a J85Ts al descargador. Este nivel de protección se

obtiene aplicando una serie de ondas de corriente con distintos tiempos de cresta


51/146

8, J ms= y extendiendo el tiempo de los valores de volta%e medidos a 5.F Ts tal como

se estipula en las normas 7G&IIEEE !P8.00

8.00 )[?;EGE& 'E #?(:E!!IHG

Los m"rgenes de protección se calculan utilizando la siguiente fórmula

N25e !e "2s"32e#to

MK= N25e !e 4rote662o# !> " >// .$H

!on esta fórmula se calculan los m"rgenes para los tres niveles de protección. En

la figura 8.0F se muestra un e%emplo de coordinación de aislamiento para un sistema

[email protected] utilizando un descargador tipo #'D055 de la marca (NI( A?7&&.


52/146

/ig. 8.0F.D Esquema de !oordinación de aislamiento, para un sistema de [email protected], con un

descargador #'D055

En este esquema se pueden observar los m"rgenes de protección y los volta%es

residuales para distintas corrientes de descarga, b"sicamente es un resumen grafico,

que contiene los resultados de algunos los c"lculos que se realizan para determinar si el

descargador es el adecuado para el sistema.

4. )7?!( )E:('(L(;I!(.

En el presente capítulo se describe la metodología y se detallan los pasos a

seguir para el desarrollo del traba%o de investigación. &e define el procedimiento de

selección de los descargadores y se describen las +erramientas que se utilizaran para el

desarrollo del soft*are.

4.0 /7&E& )E:('(LH;I!7&.

7 continuación se describen los pasos que se desarrollaran para lograr los ob%etivos

planteados en la investigación

4.0.0. /ase I 'E&!?I#!IHG 'E L7& !7?7!:E?Y&:I!7& )[& ?E&7L:7G:E& 'E

L7& &(A?E:EG&I(GE& 'E L(& 'E&!7?;7'(?E&.

&e explicar" que son las sobretensiones, como se originan comnmente, quedaños pueden ocasionar, como se clasifican y cuales son sus características

principales.


53/146

&e describir" de forma breve los detalles constructivos, partes principales, valores

nominales y principios b"sicos de funcionamiento de los descargadores de

sobretensiones, mediante consultas bibliogr"ficas y revisiones en Internet.

4.0.8. /ase II 'E&!?I#!IHG 'EL #?(!E'I)IEG:( 'E &ELE!!IHG #7?7

'E:E?)IG7? EL 'E&!7?;7'(?.

&e revisaran los procedimientos de selección que proponen distintos

fabricantes, y el procedimiento desarrollado estar" basado en las normas propuestaspor la asociaciones internacionales International Electrotec+nical

!omisión


54/146

7 continuación se presenta una breve descripción de estas +erramientas

• )I!?(&(/: I&17L A7&I! P.5

isual Aasic es un lengua%e de programación desarrollado por 7lan !ooper

para )icrosoft. El lengua%e de programación es un dialecto de A7&I!, con

importantes incorporaciones. &u primera versión fue presentada en 00 con la

intención de simplificar la programación utilizando un ambiente de desarrollo

completamente gr"fico que facilitara la creación de interfaces gr"ficas y en ciertamedida tambi$n la programación misma.

Es un lengua%e de f"cil comprensión, tanto para programadores principiantes

como expertos, guiado por eventos, y centrado en un motor de formularios

poderoso que facilita el r"pido desarrollo de aplicaciones gr"ficas. &u principal

innovación, que luego fue adoptada por otros lengua%es, fue el uso de un tipo de dll,

llamado inicialmente vbx y posteriormente ocx, que permiten contener toda la

funcionalidad de un control y facilitar su r"pida incorporación a los formularios.

&u sintaxis, derivada del antiguo A7&I!, +a sido ampliada con el tiempo al

agregarse las características típicas de los lengua%es estructurados modernos. &e

+a agregado una implementación limitada de la #rogramación (rientada a (b%etos


55/146

El compilador de )icrosoft genera e%ecutables que requieren una 'LL para

que sus e%ecutables funcionen, en algunos casos llamada )&A)xy.'LL

)I!?(&(/: 7!!E&&

)icrosoft 7ccess es un sistema de gestión de bases de datos creado y

modificado por )icrosoft


56/146

crear fic+eros con bases de datos que pueden ser consultados por otros

programas. Entre las principales funcionalidades de 7ccess se encuentran

> !rear tablas de datos indexadas.

> )odificar tablas de datos.

> ?elaciones entre tablas !reación de consultas y vistas.

> !onsultas referencias cruzadas.

> !onsultas de acción /ormularios.

> Informes.

> Llamadas a la 7#I de Bindo*s.

> Interacción con otras aplicaciones que usen A7 )acros.

7dem"s, permite crear frontends D o programa que muestra la interfaz de

usuario D de bases de datos m"s potentes ya que es un sistema capaz de acceder

a tablas externas a trav$s de ('A! como si fueran tablas 7ccess.

Es un soft*are de gran difusión entre pequeñas empresas


57/146

realizar la selección manual se utilizara el mismo procedimiento en que se basa el

soft*are. Los resultados obtenidos de ambas formas deben coincidir para poder

decretar el soft*are como valido.

4.0.F. /ase ;EGE?7? !(G!L1&I(GE& !()EG:7?I(&.

;eneración de conclusión y comentarios sobre los resultados obtenidos con el

soft*are.

4.8. #?(!E'I)IEG:( 'E &ELE!!IHG.

Luego de revisar todos los procedimientos que proponen los distintos fabricantes,

basados en las normas establecidas por la IE! y la 7G&IIEEE, el procedimiento que se

elegir" para el desarrollo del soft*are ser" el que se presenta a continuación.

4.8.0. (A:EGE? L(& #7?[)E:?(& 'EL &I&:E)7.

(btener o estimar el valor m"s elevado de volta%e del sistema


58/146

se puede asumir como 0.@ para sistemas efectivamente aterrados o 0.Q4 para sistemas

no efectivamente aterrados o aterrados a trav$s de impedancia.


59/146

K

= 1.

K

= 1 .

K =

1 .

K

= 1 . K =1. K = 1 .

R o /

X


60/146

#

/ig. 4.0.D !urvas de la relación entre ?5X0 y X5X0 para valores constantes de Se


61/146

por deba%o de la recta, el descargador soportara la sobretensión, por el contrario si se

encuentra por encima, no la resistir".

/ig. 4.8.D!apacidad de &obretensión temporal

4.4. 'E:E?)IG7? L(& #7?[)E:?(& 'E )7GI(A?7

Los valores típicos para distintos volta%es del sistema se muestran en la :abla 4.0.

olta%e delsistema 1m


62/146

QPF 455 8.8

:abla. 4.0.Dalores típicos de sobretensiones de maniobra

En la tabla 4.0 las presuntas sobretensiones 1L dependen de par"metros tales

como el tipo de operación de maniobra, la red de alimentación y de la compensación

paralela.

4.@ !7L!1L7? L7 EGE?;Y7 'EL 'E&!7?;7'(?

La energía


63/146

T =


64/146

1na vez calculada la energía absorbida por el descargador


65/146

4.Q 'E:E?)IG7? )[?;EGE& 'E #?(:E!!IHG

&e calculan los m"rgenes de protección para los tres tipos de sobretensiones

estudiadas, utilizando las ecuaciones que se muestran a continuación

BIL MOCKH= Ures> !> " >//

$?H

BSIL

MSMKH= Ures. !> " >// $H

MFWKH= UresFW

!> " >// $0H

'onde

)(!


66/146

1res4 olta%e residual por frentes de onda

AIL Givel b"sico de aislamiento del equipo a proteger

A&IL Givel de volta%e por sobretensiones de maniobra que el equipo a protegerpuede soportar

/B Givel de volta%e por ondas cortadas


67/146

.S

'onde

1AIL Givel de b"sico de aislamiento del equipo en S

1res olta%e residual para sobretensiones de maniobra del descargador enS

& #endiente de la onda de sobretensión


68/146

1n e%emplo detallado de estos c"lculos se presenta en el capitulo .

MANUAL DEL USUARIO

@.0A7&E 'E '7:(&

La base de datos se encuentra desarrollada en el programa )icrosoft

7ccess. Esta conformada por tres


69/146

@.8IG&:7L7!IHG.

F2($ @$/ I3"(e# As2ste#te !e I#st""629#$

#ara el correcto funcionamiento de la base de datos, el equipo debe tener

instalado )icrosoft (ffice 7ccess 8554 o cualquier versión posterior. #ara la

instalación de la base de datos y el programa, solo debe e%ecutarse el programa

de instalación y este se encargara de instalar los elementos necesarios para elfuncionamiento del soft*are.

@.47!!E&( 7 L7 A7&E 'E '7:(&


70/146

#ara acceder a la base y visualizar sus componentes existen dos formas

la primera +aciendo doble clic6 en el icono KA7&E 'E '7:(& &&'()M, ubicado en la

carpeta principal del programa- la segunda mediante la activación del botón

E? A7&E 'E '7:(& en el men principal y en la ventana de resultados del programa

&&'(), especificado m"s adelante.

7l ingresar a la base de datos se abrir" autom"ticamente el panel de control

principal.

/ig. @.0 #anel #rincipal A' &&'()

El panel principal permite entrar a la base de datos o visualizar e imprimir un informe

con los datos del descargador seleccionado.

@.@!()#(GEG:E& 'E L7 A7&E 'E '7:(&

@[email protected] :7AL7&La base de datos esta conformada por tres tablas principales, las cuales se

describen a continuación


71/146

a. /abricantes

/ig. @.8.D

Imagen de la :abla /abricantes

En esta tabla se almacenan los datos correspondientes a los fabricantes en

las siguientes columnas

Id/abricante nmero del fabricante y referencia interna de la tabla.

Gombre/abricante almacena los nombres de los fabricantes.

7brev almacena la abreviatura o siglas del nombre del fabricante.

Logo almacena el logotipo de la empresa.

b. &eries

!ada fabricante posee distintas series o líneas de descargadores

clasificados segn su material de aislamiento, tensiones residuales, capacidad de

energía, tipo de descargador, etc.


72/146

/ig. @.4.D Imagen :abla &eries

En esta tabla se almacenan los datos correspondientes a cada serie de losdistintos fabricantes, en las siguientes columnas

Id&erie nmero de la serie y referencia interna de la tabla.

Id/abricante corresponde a la abreviatura del nombre del fabricante.

7breviatura&erie almacena la abreviatura del nombre de la serie.

:ensiones de red


73/146

:(*npd 055s capacidad de sobretensión temporal del descargador sin

actividad previa, para 055 segundos en por unidad de 1c.

:(*npd 0555s capacidad de sobretensión temporal del descargador

sin actividad previa, para 0555 segundos en por unidad de 1c.

:(*pd 5,0s capacidad de sobretensión temporal del descargador con

actividad previa, para 5,0 segundos en por unidad de 1c.

:(*pd 0s capacidad de sobretensión temporal del descargador con


:(*pd 05s capacidad de sobretensión temporal del descargador conactividad previa, para 5,0 segundos en por unidad de 1c.





c. :abla 0'escargadores

!ada serie posee su grupo de descargadores diferenciados por sus tensiones

nominales, 1c, capacidades de absorción de energía, etc.

/ig. @[email protected] Imagen :abla 0'escargadores


74/146

En esta tabla se almacenan los datos correspondientes a cada uno de los

PJJ descargadores de sobretensión existentes en la base de datos y cada uno de

los que sean adicionados, organizados en las siguientes columnas

Id'escargador nmero del descargador y referencia interna de la tabla.

Id&erie corresponde a la abreviatura del nombre de la serie.

!ódigo código del descargador en cat"logo.

:ensión Gominal 1r


75/146

1res && 45P5 5,F S7 tensión residual para una descarga tipo impulso de

45P5 Ts, con una corriente de F S7.

1res && 45P5 0 S7 tensión residual para una descarga tipo impulso de

45P5 Ts, con una corriente de 0 S7.

1res && 45P5 8 S7 tensión residual para una descarga tipo impulso de

45P5 Ts, con una corriente de 8 S7.

1res && @F5 5,F S7 tensión residual para una descarga tipo impulso de

@F5 Ts, con una corriente de 5.F S7.

'istancia de fuga distancia de fuga de descargador.

@[email protected] /(?)1L7?I(&

#ara la presentación al usuario de la base de datos y su actualización, se

utiliza un formato tipo formularios, diseñado para la visualización de los

elementos de las tablas. Esta base de datos cuenta con tres de estos formularios

/abricantes, &eries y 0'escargadores, relacionados entre si mediante la

programación de botones de navegación.

7 continuación se explican cada uno de los formularios con sus respectivos

componentes


76/146

/ig. @.F.D entana del formulario /abricante

@[email protected]. ELE)EG:(& 'E I'EG:I/I!7!IHG, E&:7'( G7E;7!IHG 'E

L(& /(?)1L7?I(&.

Aarra de estado Indica el nombre del formulario y permite minimizar,

maximizar o cerrar el mismo.

Aarra de ?egistro La barra se encuentra en la parte inferior del formulario

y muestra el nmero de registro correspondiente del total de la tabla de

datos. #ermite visualizar el elemento siguiente, anterior, inicial y final de la


77/146

tabla- así como agregar un nuevo elemento a la tabla o visualizar una

entrada en específico.

Aotón de navegación o AG al +acer clic6 en el botón, este permite acceder al

siguiente formulario o al anterior.

!uadro de :exto o !: )uestran los datos del elemento seleccionado en la

tabla, en el caso del e%emplo Gombre/abricante de la tabla /abricantes.

@[email protected]. /(?)1L7?I( /7A?I!7G:E

Elementos del formulario /abricante

!: Gombre/abricante muestra el nombre del fabricante preseleccionado de

la tabla /abricantes.

!: 7brev señala la abreviatura del nombre del /abricante.

AG serie permite acceder a las series del fabricante seleccionado.


78/146

@[email protected]. /(?)1L7?I( &E?IE

/ig. @.P.D entana del formulario &eries.

Elementos del /ormulario &erie

> I'EG:I/I!7!IHG


79/146

Los primeros @ componentes del formulario permiten la identificación delfabricante con su nombre y abreviatura. En la esquina superior derec+a se

presenta el nmero de la serie, en la tabla &erie.

> Aotones de navegación o AG

AG /abricantes permite retroceder al formulario fabricante

AG 'escargadores permite acceder a los descargadores que

comprenden la serie.

/ig. @.Q.D isualización del descargador tipo para una &erie.

Imagen/rame


80/146

Ex+ibe la imagen tipo de los descargadores enlazada por medio del

/otopat+ de la tabla &erie, permitiendo con los botones

y , agregar una imagen a la serie si originalmente no se encuentra en la

base de datos o si se esta incorporando una nueva serie a la base de datos,

cambiar una imagen existente por una actualizada o eliminar la imagen.

• &ección de detalle

/ic+as

El formulario &erie presenta dos fic+as para cada una de las series, donde

se muestran las características el$ctricas m"s relevantes de los descargadores

que comprenden la serie.

/ic+a !7?7!:E?I&:I!7& presenta la siguiente información

!: &E?IE muestra el nombre completo de la &erie a la que

corresponden los datos que se muestran en la ventana.

!: &erie muestra el nombre abreviado de la &erie.

!: !lase presenta la clase de descargador correspondiente a la serie.


81/146

!: :ipo de 7islamiento muestra el material de fabricación delaislante de los descargadores de esa serie.

!: :ensiones de red


82/146

La fic+a :( expone los cuadros de textos con los puntos correspondientes a

las curvas de sobretensiones temporales o :( de las serie, para descargadores

con o sin actividad previa.


83/146

F2($ @$$ entana del /ormulario 0'escargador

Elementos del /ormulario &erie


84/146

Identificación

!: &erie Identifica la serie a la cual corresponde el descargador.!: /abricante Identifica el fabricante del descargador.

Aotones de navegación o AG

AG /abricantes #ermite retroceder al formulario /abricante.

&ección de detalle

/ic+as

El formulario 0'escargadores presenta dos fic+as para cada uno de los

descargadores, mostrando en estas las características el$ctricas m"s relevantes

del descargador.

/ic+a !7?7!:E?I&:I!7& Gos presenta la siguiente información

!: Gmero presenta el nmero del descargador en la base de datos.

!: !ódigo del 'escargador muestra el código del descargador.

!: !lase presenta la clase de descargador correspondiente a la serie.

!: :ipo de 7islamiento muestra el material de fabricación del aislante delos descargadores de esa serie.

!: !apacidad de Energía en función de


85/146

!: :ensión Gominal 1r presenta la tensión nominal del descargador

mostrado en S.

!: 1c )!( muestra la tensión de traba%o continuo m"xima del

descargador en S.

!: 'istancia de /uga ex+ibe la distancia de fuga del descargador en

mm.

Imagen/rame muestra la imagen correspondiente a la serie del

descargador.

/I!N7 1res

/ig. @.05.D Imagen fic+a 1res.


86/146

La fic+a 1res muestra las tensiones residuales en S del descargador, para

los distintos tipos de onda de prueba y la imagen de la serie.

@.F 7!:17LI7!IHG 'E L7 A7&E 'E '7:(&

I)#(?:7G:E En todo cuadro de texto los decimales son identificados por

el programa mediante la utilización de la coma K,M no por el punto, por lo que es

necesario identificar las cifras decimales con coma, para el correcto

funcionamiento del soft*are. 'e igual manera, los valores que no se dispongan al

incorporar un elemento a la base de datos, deben ser completados con ceros K5M

para garantizar el desempeño del soft*are.

#ara agregar cualquier descargador, serie o fabricante nuevo a la base de

datos o editar cualquiera de los elementos existentes en ella, solo se debe seguir

un procedimiento muy sencillo que se especifica a continuación.

@.F.0 7'I!IHG 'E 1G G1E( /7A?I!7G:E

#ara agregar un nuevo fabricante a la base de datos del &oft*are se debe

acceder al /ormulario /abricante y +acer clic en el botón de la barra de

registro y completar el formulario del nuevo fabricante con sus datos.


87/146


88/146

/ig. @.08.D /ormato para la incorporación de una nueva serie

El primer paso para agregar una nueva serie, es elegir el

fabricante mediante la abreviatura del nombre en la parte superior derec+a de

formulario. 7l elegir el fabricante autom"ticamente aparecer" el nombre de este

y el nmero que le corresponde a la nueva serie de la tabla &eries.


89/146

Luego debe +acerse clic6 en al cuadro de texto gris y colocar el nombrecompleto de la serie, siguiendo con el cuadro de texto &erie, donde se coloca el

nombre abreviado de la serie. 7 continuación se debe escribir correctamente la

!lase del descargador de la manera siguiente y para un correcto desempeño del

soft*are.

> Línea.

> &ubestación.

> 'istribución Gormal 'uty.

> 'istribución Neavy 'uty.

> Intermedia.

> Especial.

G(:7 Es importante que la clase se encuentre escrita correctamente, para que

el soft*are pueda considerar la nueva serie como un elemento valido. La clase

Especial en el soft*are y la base de datos se encuentra limitada a solodescargadores tipo ?I&E? #(LE.

Luego de seleccionar la clase de descargador, se procede a colocar los rangos de

tensiones en S , separados entre si por un guión.

&iguiendo a los pasos anteriores se deben completar los datos correspondientes a

la fic+a de :(, manteniendo el uso de comas K,M para las cifras decimales.

7gregar Imagen


90/146

#ara agregar una imagen, se debe acceder a la carpeta de fotos del programa'escargadores/otos ba%o formato K.%pgM, para su correcta lectura- por lo que

es necesario colocar la imagen en la carpeta antes de agregarla a la basede datos mediante el botón .

@.F.4 7'I!IHG 'E 1G G1E( 'E&!7?;7'(?

#ara agregar un nuevo descargador a una serie, solo debe seleccionarse el

fabricante en el formulario /abricante, luego acceder a la serie a la que se le

requiere la adición del descargador y +acer clic en el AG 'escargador. 'e esta

manera accederemos a los descargadores de la serie y al +acer clic en el botón

de la barra de registro del formulario 0'escargadores, el programa presentara el

siguiente formato


91/146

F2($ @$>$ For3"to 4"r" " 2#6or4or"629# !e u# #ue5o !es6"r("!or$

&e debe seleccionar la &erie a la cual corresponde el descargador en el

cuadro de texto

Luego se procede a completar los cuadros de texto en blanco de cada una

de las fic+as del descargador !7?7!:E?I&:I!7&, 1res, colocando comas para la

separación de decimales y completando con ceros los valores que no se poseen.


92/146


93/146

/ig. @.0F.D :abla /abricantes.

En ella, al +acer clic6 en la ltima fila se pueden introducir los datos del

nuevo fabricante y realizar una actualización por medio de la tabla, sin utilizar los

formularios antes expuestos. 'e igual manera se puede proceder con las tablas&erie y 0'escargadores, para completar la actualización de la base de datos.

7dicionalmente si se desea cambiar la imagen mostrada en el formulario

/abricantes para cada fabricante o para uno nuevo, se debe +acer clic6 en el

botón derec+o del )ouse en la casilla correspondiente al fabricante nuevo y la

columna logo y seleccionar la función Insertar ob%eto, seleccionar el ob%eto

Aitmap Image de la lista e introducir la imagen que se desea mostrar. Es

recomendable colocar im"genes de 4QJ x 4PJ píxeles para mantener el formato

del /ormulario.

@.Q IG/(?)E 'E&!7?;7'(?

7l +acer clic6 en el botón IG/(?)E 'E&!7?;7'(? del panel de control

principal de la base de datos, el programa permite generar un informe con las

características de un descargador en específico. #ara generarlo el usuario debeintroducir el id'escargador o nmero de identificación del descargador.


94/146

/ig. @.0P.D Informe 'escargador.


95/146

@.J. #?(;?7)7 ( &(/:B7?E

El &oft*are se encuentra desarrollado en )icrosoft isual Aasic. Este

cumple la función de adquirir los datos de los sistemas suministrados por el

usuario, mediante la completación de formularios y realización de los c"lculos

respectivos, obteniendo los par"metros requeridos para realizar una selección demanera autom"tica de el o los descargadores existentes en la base de datos, que

cumplen con las condiciones necesarias para un desempeño óptimo en la

instalación.

7l igual que la base de datos, el &oft*are presenta los datos de los

descargadores de una manera ordenada y sintetizada a trav$s de formularios.

!on estos se realizan los c"lculos necesarios para determinar valores

característicos que pueden ser visualizados a trav$s de graficas y cuadros

comparativos, permiti$ndole al usuario realizar una evaluación y una comparación

r"pida de los resultados arro%ados por el programa.

I)#(?:7G:E El soft*are solo mane%a descargadores de &obretensión

de Hxido de )etal. Go considera condiciones inusuales de funcionamiento,

especificadas en la sección por la IEEE para este tipo de descargadores. &olo

contempla descargadores para ser utilizados en subestaciones y en sistemas de

transmisión y distribución a$reos. Los resultados arro%ados se emiten utilizando

solo criterios relacionados a sus características el$ctricas, no se toman en cuenta

consideraciones de índole económicas ni esfuerzos mec"nicos.


96/146

@.. IG&:7L7!IHG.#ara el correcto funcionamiento del soft*are, no se requiere que el equipo

tenga instalado )icrosoft isual Aasic. #ara su instalación solo debe e%ecutarse elasistente de instalación.

@.05. 7!!E&( 7L &(/:B7?E

#ara correr el soft*are debe +acerse clic6 en el &&'().exe ubicado en el

escritorio o en la carpeta del programa

@.00 !()#(GEG:E& 'EL &(/:B7?E

@.00.0 #?E&EG:7!I(G


97/146

/ig. @.0Q.D /ormulario inicial del soft*are

El /ormulario o entana inicial presenta el título del soft*are, institución

donde se creo el programa y el nombre de sus creadores.

La ventana cuenta con dos botones de navegación, uno para iniciar el

proceso de selección del descargador y otro para salir del programa


98/146

- adem"s contiene el botón de ayuda que se encuentra en todos los

formularios del soft*are, para guiar al usuario durante la e%ecución del mismo.

7l +acer un clic6 en el botón de ayuda, este muestra una etiqueta con los

pasos y consideraciones que deben tomarse en cuenta en cada formulario

durante la e%ecución del programa.

@.00.8 #7G:7LL7 #?IG!I#7L


99/146

/ig. @.0J.D /ormulario de selección de tipo de descargador con la función de ayuda

activada


100/146

E? )7G17L 'EL 1&17?I(. 7mbos permiten acceder a la base de datos en )icrosoft

7!!E&& y al )anual del 1suario respectivamente.

7l +acer clic6 en el botón correspondiente al tipo de descargadores

deseado, el programa activar" la ventana o formulario de ingreso de datos del

sistema, que corresponda para cada caso. 7ctivar el botón de &7LI'7 permite al

usuario abandonar el proceso y salir del programa.

@.00.4 IG;?E&( 'E '7:(& 'EL &I&:E)7


101/146

/ig. @.0.D /ormulario o entana de ingreso de datos del sistema !lase Línea.

El formulario que se presenta en la figura corresponde al formulario de

ingreso de datos del sistema. #ermite identificar la clase de descargadores que

se van a determinar y las características el$ctricas del sistema.

Esta ventana ex+ibe los datos del sistema agrupados en tres grupos

!aracterísticas del sistema


102/146

> !: olta%e LDL S corresponde al valor de tensión de línea a línea

del sistema en S.

> !: U de regulación porcenta%e de regulación para la determinación

de la tensión m"xima

U Z !: &obretensión de )aniobra en p.u. corresponde al valor en por

unidad de la sobretensión de maniobra esperada en el sistema.

> !: :iempo de despe%e de fallas !: AIL del Equipo a proteger


103/146

El programa permite seleccionar entre un sistema aterrado a trav$s de

impedancia, uno solidamente aterrado e introducir el coeficiente de aterramiento

manualmente si este se posee.

> #ara sistemas efectivamente aterrados asigna un valor de Se Z 0,@

> #ara sistemas aterrados a trav$s de impedancias asigna un valor de

Se Z 0,Q4

!orrientes de coordinación

#ermite seleccionar las intensidades de corrientes por descargas

atmosf$ricas y por sobretensiones de maniobra, para los cuales corresponden los

valores de 1res que el programa tomar" de la base de datos.

Gota #ara +abilitar el botón y continuar con el proceso se

deben completar todos los cuadros de texto y seleccionar las casillas de U de

regulación y &obretensiones de )aniobra en p.u. El programa identifica losvalores decimales mediante el uso de la coma K,M, por lo que es indispensable que

los valores decimales sean ingresados utilizando comas para su identificación.

'e no especificarse los valores de corriente de coordinación, el programa

toma los valores predeterminados de 05 S7 para sobretensión atmosf$rica y 5,F S7

para sobretensiones de maniobra. 7l cambiar los valores de corriente de

coordinación se debe +acer clic sobre el nuevo valor y esperar a que cambie de

color para garantizar la selección.

7l +acer clic6 en el botón , el usuario puede retroceder a


104/146

la pantalla de selección del tipo de descargador y el botón permite abortar

el proceso

@$>>$@ RESULTADOS

/ig. @.85.D entana de visualización de resultados

El formulario de visualización de resultados presenta en forma de

columnas, las características de los descargadores que cumplen con las


105/146

condiciones de &obretensiones temporales :(, )"rgenes de #rotección y

Energía- condiciones que fueron establecidas y calculadas previamente por el

programa, con los datos introducidos en el formulario de ingreso de datos del

sistema. Esta ventana presenta autom"ticamente las primeras tres opciones, si

en la base de datos se encuentran m"s de tres soluciones, los botones ^^^ ```

ser"n +abilitados, permitiendo visualizar las opciones del @ al P o del P al .

G(:7 #ara la determinación de descargadores, el soft*are se encuentra

programado para seleccionar solo un descargador por serie, el que me%or se

a%uste a las exigencias del sistema.

En la parte inferior se encuentran los botones ;?7/I!(& !()#7?7:I(& que

permite acceder a la ventana de graficas del programa, )EG1 #?IG!I#7L para volver

a comenzar la selección, E? A7&E 'E '7:(& y &7LI?.

@.08 #?E&EG:7!I(G 'E ;?7/I!7&

7l ingresar a esta ventana de resultados, el soft*are le permite al usuario

comparar y evaluar r"pida y eficazmente, los resultados obtenidos por el soft*are

con las siguientes gr"ficas, las cuales pueden ser +abilitadas con sus respectivos

botones de acceso )7?;EGE& 'E #?(:E!!I(G, &(A?E:EG&I(GE&

:E)(#?7LE&


106/146

los datos de corrientes de coordinación para las intensidades de corrientes

seleccionadas, en las graficas, las columnas relacionadas a estos valores

permanecer"n iguales a cero. #ara estos casos se recomienda probar con otra

intensidad de corriente.

@.08.0 )[?;EGE& 'E #?(:E!!IHG


107/146

/ig. @.80.D entana de visualización de gr"ficas. )7?;EGE& 'E #?(:E!!I(G

Esta opción permite visualizar los m"rgenes de protección para descargastipo /rente de (nda, Impulso y )aniobra. En el e%e x se representa la serie a la

cual corresponde el descargador y en el e%e , el )argen de #rotección en valor

porcentual. #ara observar los efectos del enve%ecimiento del material aislante solo

debe seleccionarse el U de AIL del equipo.

@.08.8 &(A?E:EG&I(GE& :E)#(?7LE&


108/146

/ig. @.88.D entana de visualización de gr"ficas. !1?7& 'E :(.

Esta alternativa permite visualizar las curvas de sobretensiones temporaleso :( de las series de los descargadores de cada opción. En el e%e X se muestra

el tiempo en segundos, en el e%e la relación :(1c. La leyenda indica cual

curva corresponde a cada serie


109/146


110/146

@.08.@ :EG&I(GE& ?E&I'17LE& AIL A&IL /B

/ig. @[email protected] entana de visualización de gr"ficas. 1res AIL A&IL /B.


111/146

La gr"fica muestra los valores de corresponden a las tensiones residuales de los

descargadores y el AIL, A&IL, B/ del &istema, todos expresados en S.

@.08.F !7#7!I'7' 'E EGE?;Y7

En esta sección se ex+iben las capacidades de energía de los descargadores

y las energías que se estiman que deben drenar los descargadores, en una condición desobretensión de maniobra.


112/146

/ig. @.8F.D entana de visualización de gr"ficas. !7#7!I'7' 'E EGE?;I7

@.08.P !((?'IG7!IHG 'E 7I&L7)IEG:(


113/146

/ig. @.8P.D entana de visualización de gr"ficas. !((?'IG7!I(G 'E 7I&L7)IEG:(

En esta sección de muestra una curva simplificada de !oordinación de 7islamiento. &e

identifica el nombre del descargador en el !: en la esquina superior derec+a. #ara

visualizar los dem"s resultados debe +acerse clic6 en los botones ^^^ y ```.


114/146

F.0 7LI'7!IHG.

En este capítulo se proceder" a realizar la validación del soft*are, comprobando y

analizando los resultados generados por el programa &&'(), verificando que

concuerden con los obtenidos de la forma convencional, utilizando los datos de los

descargadores suministrados por los fabricantes en sus cat"logos, y la realización de los

c"lculos correspondientes paso a paso.

#ara realizar la validación se realizara un e%emplo utilizando el m$todo manual de

selección, luego se e%ecutar" el e%emplo en el programa &&'(), y se comprobar" si los

descargadores suministrados como respuestas corresponden con los que se obtuvieron

de forma manual. #ara la comprobación se utilizar"n los manuales originales de los

descargadores suministrados por cada fabricante y se seguir"n los pasos especificados

en el capitulo III.

F.8 '7:(& 'EL &I&:E)7

#ara el e%emplo se determinar"n descargadores de &obretensión :ipo Línea,

considerando un &istema con las siguientes !aracterísticas

> Vot"1e LL V: >>? V$

> K !e re(u"629#: ?K

> So+rete#s29# !e M"#2o+r" e# 4$u$: . 4$u$

> T2e34o !e !es4e1e !e &""s sH: > s$

agui peru.docx

Documents

Transcript of agui peru.docx