1-11-2015

Coordinación de aislamiento para equipos de una línea de transmisión

de 400kV de Tula a Poza Rica

Reyes Sauce Jesús Alejandro

Flores Rodríguez Giovanni de Jesús Santos Diego Isidro

BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA FACULTAD DE INGENIERIA

BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERIA

Colegio de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Coordinación de Aislamientos _Proyecto Final_

“Coordinación de aislamiento para equipos de una línea de transmisión de 400kV de Tula a Poza Rica”

Catedrático: Mtro. Carlos Morán Ramírez Materia: Coordinación de Aislamientos Eléctricos

Alumnos: Reyes Sauce Jesús Alejandro Flores Rodríguez Giovanni de Jesús Santos Diego Isidro

INDICE GENERAL.

1. Introducción………………………………………………………….4

2. Diagrama Unifilar de la Línea de Transmisión Tula–PR2………8

3. Tablas de equipos de la S.E. Tula y S.E. Poza Rica…………..11

4. Ubicación geográfica………………………………………………12

5. Perfil de línea Tula - Poza Rica…………………………………..15

6. Cálculo de número de aisladores a 300 msnm…………………16

7. Cálculo de número de aisladores a 1200 msnm………………..19

8. Cálculo del número de aisladores a 2300 msnm……………….20

9. Resumen ejecutivo del proyecto de coordinación de

aislamiento……………………………………………………………..23

10. Conclusiones………………………………………………………24

APENDICE

Tablas Referenciales y normas aplicables [1-10]……………26

1._INTRODUCCION.

Uno de los aspectos más importantes para el diseño de redes eléctricas de AT y MT es la

“Coordinación de los Aislamientos. La importancia del correcto dimensionamiento de una

red eléctrica respecto a la coordinación del aislamiento radica en:

Asegurar la continuidad del suministro de energía eléctrica que en cierta forma es

una medida de la calidad del servicio, la cual se determina por la duración y

frecuencia de las interrupciones por falla de funcionamiento del sistema y sus

componentes. Una de las fallas más comunes es la ruptura dieléctrica de los

aislamientos de aparatos e instalaciones que integran la red eléctrica.

Considerar el aumento de tensiones nominales de operación del sistema eléctrico,

fundamentando en razones técnico – económicas de utilización óptima de materiales

y espacio, ante el crecimiento ininterrumpido de la demanda y el necesario

transporte de elevados bloques de potencia.

La incidencia de los aislamientos en el costo de un equipo o instalación de AT se hace más

notable a mayores tensiones de servicio, de tal modo que tiende a transformarse en uno de

los factores económicos limitativos más importante. Por ello es primordial dimensionar los

aislamientos de aparatos e instalaciones en la forma más ajustada posible, para lo cual se

requiere un cabal conocimiento y sus condiciones de uso.

Definiciones:

Aislamiento: Se denomina al elemento que tiene la aptitud de soportar la tensión, o más

general, los esfuerzos dieléctricos que le son aplicados.

Coordinación de Aislamiento: Disposiciones y precauciones que se deben tomar en el

diseño de las instalaciones eléctricas que están expuestas a sobretensiones para evitar

que las máquinas y aparatos eléctricos en general puedan sufrir daños por efecto de estas

sobretensiones.

Sobretensiones: Estas están divididas por la naturaleza en la que se originan y pueden

clasificarse como:

De origen atmosférico o por rayo: Se manifiestan inicialmente sobre las líneas de

transmisión, por rayos directamente en las líneas, descargas sobre las estructuras o

sobre hilos de guarda; por descargas a tierra en las proximidades de la línea

Por maniobra de interruptores: pueden ser originadas por procesos de conmutación. En

instalaciones de alta tensión pueden actuar mediante acoplamiento capacitivo (también

sobre las instalaciones de baja tensión), produciendo en casos especiales sobretensiones

de más de 15 kV.

Importancia de la ubicación de apartarrayos:

Apartarrayos: Es el dispositivo primario de protección usado en la coordinación de

asilamiento, su función es limitar la sobretensión aplicada al equipo para dar protección al

aislamiento. Las funciones específicas de los apartarrayos son:

Operar sin sufrir daño por tensiones en el sistema y corrientes que circulen por él.

Reducir las sobretensiones peligrosas a valores que no dañen el aislamiento del

equipo,

Las características de protección del apartarrayos se pueden dividir en dos partes:

Tensión de arqueo

Corriente de descarga

a) La tensión de arqueo o magnitud de la tensión a la cual se produce el arqueo en el

apartarrayos es una función de la forma de onda y la tensión aplicada.

b) La tensión de descarga o tensión causada por el flujo de corriente a través del

apartarrayos (se refiere a la caída de tensión I*R en el apartarrayos es una función de

la forma de onda y de la magnitud de la corriente).

Figura1. Se muestran los conceptos relaciones con el apartarrayos.

Tensión nominal del Apartarrayos Es el valor efectivo de la tensión alterna de frecuencia fundamental 60 Hz, a la cual se efectúa la

prueba de trabajo y que puede aparecer en forma permanente en el apartarrayos sin dañarlo.

A esta tensión, el apartarrayos extingue la corriente de frecuencia fundamental, por lo que se

conoce también como “tensión de extinción del apartarrayos”

La tensión nominal del apartarrayos se obtiene como

𝑉𝑛 = (𝐾𝑒)(𝑉𝑚𝑎𝑥)

Dónde: Vmax = tensión máxima del sistema f - f.

Vn= tensión nominal del apartarrayos.

Ke = factor de conexión a tierra.

El factor Ke se refiere a la forma en como está conectado el neutro del sistema a tierra,

considerando la falla de línea a tierra como la que produce la sobretensión en las fases no

falladas.

Figura 2. Graficas de tipos de aterrizaje y curvas de coordinación de aislamiento.

Clasificación de los apartarrayos.

Apartarrayos tipo autovalvular

El apartarrayos tipo autovalvular consiste de varias chapas de explosores conectados en serie por medio de resistencias variable cuya función es dar una operación más sensible y precisa. Estos elementos están contenidos en porcelana y al conjunto, se le llena con un gas inerte como el NITRÓGENO. Se emplea en los sistemas que operan a grandes tensiones, ya que representa una gran seguridad de operación.

Apartarrayos de resistencia variable.

El apartarrayos de resistencia variable funda su principio de operación en el principio general, es decir, con dos explosores, y se conecta en serie a una resistencia variable. Se emplea en tensiones medianas y tiene mucha aceptación en el sistema de distribución.

Explosor o GAP.

El explosor o unidad de gap consiste de dos tiras o cintas separadas dentro de un contenedor de cerámica sellado que se puede llenar con nitrógeno. Normalmente se instala un contador de descargas entre la terminal de tierra del apartarrayos y la tierra de la instalación.

Figura 4. Diagrama y partes que conforman un apartarrayos.

2._ LISTA DE EQUIPOS EN LINEA DE TRANSMISIÓN [Tula-Poza Rica II]

2.1._Calculo de apartarrayos en Línea de trasmisión.

Calculo del Voltaje nominal.

𝑉𝑛 = 𝑘𝑒 ∗ 𝑉𝑚𝑎𝑥

Dónde:

Vn= Voltaje nominal

Ke=0.8

Vmax=420kv

Realizando las operaciones

𝑉𝑛 = 0.8 ∗ 420𝐾𝑣 = 336𝐾𝑉

𝑉𝑛 = 336 𝑘𝑣

Calculo de la corriente de descarga

𝐼𝑑 =2𝑁𝐵𝐼

𝑍𝑜

Dónde:

Id=corriente de descarga

NBI=Nivel básico de aislamiento por impulso por rayo

Zo=Impedancia característica de la línea de transmisión.

(Los valores de la Impedancia característica en las líneas de transmisión son del orden de

300 a 500 ohm.) Elementos de diseño de subestaciones Enríquez Harper. (Pag 285)

Realizando Operaciones

𝐼𝑑 =2 ∗ 1425𝐾𝑣

500𝑂ℎ𝑚= 5700𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒𝑠

𝐼𝑑 = 5700 𝐴

Por tabla 8. Característica de protección de apartarrayos tipo intermedio” de la

especificación CFE L0000 06.

Voltaje de descarga = 882 kV

2.2._Resumen del listado de equipos del lado S.E [Tula].

Por norma CFE-L0000-06 PAG 24

Tabla 5. Niveles de aislamiento normalizados para equipo de la categoría II

Cable bus- 400kV VNOMINAL VMÁXIMO NBI NBMS m.s.n.m

Aisladores buses-400kv 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Cuchillas de bus 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Cuchillas de línea 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Interruptores de potencia 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Transformadores de corriente 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Dispositivos de potencial 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Trampa de onda 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

SELECCIÓN DE APARTARRAYOS

Voltaje de arqueo 1353 kV

Corriente de descarga 5700 Amperes

Voltaje de descarga 882 Kv

2.2._Resumen del listado de equipos del lado S.E [Tula].

Por norma CFE-L0000-06 PAG 24

Tabla 5. Niveles de aislamiento normalizados para equipo de la categoría II

Cable bus- 400kV VNOMINAL VMÁXIMO NBI NBMS m.s.n.m

Aisladores buses-400kv 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Cuchillas de bus 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Cuchillas de línea 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Interruptores de potencia 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Transformadores de corriente 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Dispositivos de potencial 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

Trampa de onda 400kV 420kV 1425kV 1050kV 300m

SELECCIÓN DE APARTARRAYOS

Voltaje de arqueo 1218 kV

Corriente de descarga 5700 Amperes

Voltaje de descarga 882 Kv

3. DIAGRAMA UNIFILAR DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN “TULA-POZA RICA II”

4. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN “TULA-POZA RICA II

Figura 4. Red troncal del sistema eléctrico Mexicano.

Figura 5. Ubicación geográfica de la subestación Poza Rica II [google maps]

Tula, Hidalgo.

Latitud norte 20° 03’ 23’’

Longitud oeste 99° 20’ 31’’

Altitud de 2020 msnm.

Humedad relativa promedio anual: 60 %

Temperatura media promedio anual: 30.5 °C.

Tipo de contaminación según estadísticas nacionales: Alta.

Figura 6. Ubicación geográfica de la Central Termoeléctrica Tula [google maps]

Poza Rica II, Veracruz

Latitud norte 20° 32’ 27’’

Longitud oeste 97° 28’ 22’’

Altitud 50 msnm.

Humedad relativa proemio anual: 65.6 %

Temperatura media promedio anual: 17.2 °C.

Tipo de contaminación según estadísticas nacionales: Alta.

5. PERFIL DE LA LÍNEA DE TRANSMISIÓN “TULA-POZA RICA II”

6._CALCULO DE LA CADENA DE AISLADORES

Para el cálculo del número de aisladores se consideran los siguientes datos:

Aislador CFE-29SVC160: 280x146 mm, Distancia de fuga de 370 mm/KV

K3= 550 (Tabla 1-Apendice, que corresponde al factor de la configuración

Conductor-Estructura )

NBS= 1425 (Tabla 6-Apendice, nivel básico de aislamiento al impulso por Rayo )

GRADOS DE CONTAMINACIÓN: de acuerdo a Norma IEC 71-2 Insulation

Coordination Application Guide

ZONA DE CONTAMINACION

CARACTERISTICAS NOTABLES MÍNIMA DISTANCIA DE FUGA

EXTRA FUERTE (EF)

Polvos de carbón, petróleo, productos químicos, grandes cantidades de partículas salinas en suspensión. Zonas desérticas con grandes periodos sin lluvia.

31 (mm/KV)

FUERTE (F)

Lluvia marina, polvos de carbón, petróleo, zonas con lluvia ligera y niebla. Áreas expuestas a los vientos del mar o muy cercanas a la costa.

25 (mm/KV)

MEDIA (M)

Lluvia marina ligera, irrigación con plaguicidas y fertilizantes, niebla ligera y pocas lluvias áreas expuestas a los vientos del mar pero no muy cercanas a la costa.

20 (mm/KV)

LIGERA (L)

Niebla, fertilizantes, plaguicidas, lluvias intensas, zonas rurales sin quema de pastizales. Áreas sin industrias, zonas agrícolas.

16 (mm/KV)

FORMULARIO PARA EL CÁLCULO DE AISLADORES

Calculo del número de aisladores.

𝑁 =𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎

𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟

Distancia de fuga mínima.

Dónde: df1= Valor de la distancia al aire mínima de la cadena de aisladores

1.05= Corresponde al 5% adicional, por efecto de herrajes.

df-t = Distancia de Fase a Tierra.

Calculo de la distancia dieléctrica de Fase a Tierra.

Dónde: TFC= Tensión Critica de Flameo

K3= Corresponde al factor de la configuración Conductor-Estructura

Calculo de la tensión critica de flameo.

Dónde: Ka= Factor de corrección por altura.

NBAI= Nivel de aislamiento al impulso por rayo (Tabla 6-Apendice).

Calculo del factor de corrección por altura.

Dónde: H= Altura sobre el nivel del mar; msnm (Tabla-Apéndice).

Calculo del número de aisladores, considerando correcciones de contaminación

del ambiente y diámetro del aislador.

𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑎 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑔𝑖𝑑𝑎

𝐷𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟

Dónde: 1.05=Corresponde al 5% adicional, por efecto de herrajes.

Calculo de la distancia de fuga mínima corregida.

𝐷𝑓2 = 𝑉𝑚𝑎𝑥

√3∗ (𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾𝑎)

Dónde: Kfe= Coeficiente de fuga, mm/kV (Tabla de grados de contaminación)

Kd= Factor de corrección por diámetro del aislador, para un diámetro menor a

300 mm corresponde a 1 pu. [CFE L0000 06 -1991]

Ka= Factor de corrección por altura.

6.0_PARTES QUE CONFORMAN UN ASILADOR.

Figura 7. Principales partes de un aislador estándar.

6.1_NÚMERO DE AISLADORES EN LA L.T. TULA-POZA RICA [60 KM]

DATOS ZONA 1:

Longitud: Primeros 60 km

Altura: 300 msnm

Nivel de contaminación: Fuerte: 25 mm/KV (Según características de la zona)

K3=550 (Tabla 1)

NBAI=1425 Kv

Dda=diámetro del aislador=146 mm

Dfga=distancia de fuga del aislador=370 mm

Calculo del número de aisladores sin consideran contaminación.

𝐾𝑎 = 𝑒(𝐻

8150) = 𝑒(300

8150) = 1.0374

𝑇𝐶𝐹 =𝑁𝐵𝐼𝐴

0.961(𝐾𝑎) =

1425 𝑘𝑣

0.961(1.0374) = 1538.42 𝑘𝑣

𝐷𝑓𝑡 =𝑇𝐶𝐹

𝐾3=

1538.42 𝑘𝑣

550= 2.7971 𝑚 = 2797.1 𝑚𝑚

𝐷𝑓1 = (𝐷𝑓𝑡)(1.05) = (2797.1 𝑚𝑚)(1.05) = 2936.95 𝑚𝑚

𝑁 =𝐷𝑓1

𝐷𝑑𝑎=

2936.95 𝑚𝑚

146 𝑚𝑚= 20.11

𝑁 = 20 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠

Calculo del número de aisladores considerando el factor de contaminación

y diámetro del aislador.

𝐷𝑓2 =𝑉𝑚𝑎𝑥

√3(𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾𝑎) =

420 𝑘𝑣

√3(25

𝑚𝑚

𝑘𝑣) ∗ (1) ∗ (1.0374)

𝐷𝑓2 = 6288.9032 𝑚𝑚

𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑓1

𝐷𝑓𝑔𝑎=

(1.05) ∗ 6288.9032 𝑚𝑚

370 𝑚𝑚= 17.8468

𝑁2 = 18 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠.

9.1_NÚMERO DE AISLADORES EN LA L.T. TULA-POZA-RICA [40 KM]

DATOS ZONA 2:

Longitud: Siguientes 40 km

Altura: 1200 msnm

Nivel de contaminación: Fuerte: 25 mm/KV (Según características de la zona)

K3=550 (Tabla 1)

NBAI=1425 Kv

Dda=diámetro del aislador=146 mm

Dfga=distancia de fuga del aislador=370 mm

Calculo del número de aisladores sin consideran contaminación.

𝐾𝑎 = 𝑒(𝐻

8150) = 𝑒(12008150) = 1.1586

𝑇𝐶𝐹 =𝑁𝐵𝐼𝐴

0.961(𝐾𝑎) =

1425 𝑘𝑣

0.961(1.1586) = 1718.42 𝑘𝑣

𝐷𝑓𝑡 =𝑇𝐶𝐹

𝐾3=

1718.42 𝑘𝑣

550= 3.1244 𝑚 = 3124.4 𝑚𝑚

𝐷𝑓1 = (𝐷𝑓𝑡)(1.05) = (3124.4 𝑚𝑚)(1.05) = 3280.62 𝑚𝑚

𝑁 =𝐷𝑓1

𝐷𝑑𝑎=

3280.62 𝑚𝑚𝑚𝑚

146 𝑚𝑚= 22.47

𝑁 = 22 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠

Calculo del número de aisladores considerando el factor de contaminación

y diámetro del aislador.

𝐷𝑓2 =𝑉𝑚𝑎𝑥

√3(𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾ℎ) =

420 𝑘𝑣

√3(25

𝑚𝑚

𝑘𝑣) ∗ (1) ∗ (1.1586)

𝐷𝑓2 = 7023.6392 𝑚𝑚

𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑓1

𝐷𝑓𝑔𝑎=

(1.05) ∗ 7023.6392 𝑚𝑚

370 𝑚𝑚= 19.9319

𝑁2 = 20 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠.

8.1_NÚMERO DE AISLADORES EN LA L.T. TULA-POZA-RICA [100 KM]

DATOS ZONA 3:

Longitud: últimos 100 km

Altura: 2300 msnm

Nivel de contaminación: Fuerte: 25 mm/KV (Según características de la zona)

K3=550 (Tabla 1)

NBAI=1425 Kv

Dda=diámetro del aislador=146 mm

Dfga=distancia de fuga del aislador=370 mm

Calculo del número de aisladores sin consideran contaminación.

𝐾𝑎 = 𝑒(𝐻

8150) = 𝑒(23008150) = 1.3260

𝑇𝐶𝐹 =𝑁𝐵𝐼𝐴

0.961(𝐾𝑎) =

1425 𝑘𝑣

0.961(1.3260) = 1966.23 𝑘𝑣

𝐷𝑓𝑡 =𝑇𝐶𝐹

𝐾3=

1966.23 𝑘𝑣

550= 3.5794 𝑚 = 3579.4 𝑚𝑚

𝐷𝑓1 = (𝐷𝑓𝑡)(1.05) = (3579.4 𝑚𝑚)(1.05) = 3753.12 𝑚𝑚

𝑁 =𝐷𝑓1

𝐷𝑑𝑎=

3753.12 𝑚𝑚

146 𝑚𝑚= 25.70

𝑁 = 26 𝑎𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠

Calculo del número de aisladores considerando el factor de contaminación

y diámetro del aislador.

𝐷𝑓2 =𝑉𝑚𝑎𝑥

√3(𝐾𝑓𝑒) ∗ (𝐾𝑑) ∗ (𝐾ℎ) =

420 𝑘𝑣

√3(25

𝑚𝑚

𝑘𝑣) ∗ (1) ∗ (1.3260)

𝐷𝑓2 = 8038.4477 𝑚𝑚

𝑁2 =(1.05) ∗ 𝐷𝑓1

𝐷𝑓𝑔𝑎=

(1.05) ∗ 8038.4477𝑚𝑚

370 𝑚𝑚= 22.8118

𝑁2 = 23 𝐴𝑖𝑠𝑙𝑎𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠.

Calculo del número total de cadenas por zona de estudio.

Figura 7. Propuesta del número de aisladores por fase.

Procedemos entonces a realizar el cálculo de cadenas por zona considerando los

cálculos con el factor de contaminación. Tenemos pues qué:

Zona 1: Primeros 40 km de longitud.

Tenemos que cada 500 metros existe una torre.

𝟒𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦/𝟓𝟎𝟎𝐦 = 𝟖𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬.

Cada torre tiene un arreglo de 3 cadenas en su estructura.

(𝟖𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬) ∗ (𝟒 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬 ∗ 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞) = 𝟑𝟐𝟎 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬

Cada cadena cuenta con 18 aisladores, que se calcularon anteriormente.

𝟑𝟐𝟎 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂𝒔 ∗ (𝟏𝟖 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂) = 𝟓𝟕𝟔𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍.

Zona 2: Trayecto 60 km de longitud.

Tenemos que cada 500 metros existe una torre.

𝟔𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦/𝟓𝟎𝟎𝐦 = 𝟏𝟐𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬.

Cada torre tiene un arreglo de 3 cadenas en su estructura.

(𝟏𝟐𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬) ∗ (𝟒 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬 ∗ 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞) = 𝟒𝟖𝟎 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬

Cada cadena cuenta con 20 aisladores, que se calcularon anteriormente.

𝟒𝟖𝟎 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂𝒔 ∗ (𝟐𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂) = 𝟗𝟔𝟎𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

Zona 3: Trayecto 100 km de longitud.

Tenemos que cada 500 metros existe una torre.

𝟏𝟎𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝐦/𝟓𝟎𝟎𝐦 = 𝟐𝟎𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬.

Cada torre tiene un arreglo de 3 cadenas en su estructura.

(𝟐𝟎𝟎 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞𝐬) ∗ (𝟒 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬 ∗ 𝐓𝐨𝐫𝐫𝐞) = 𝟖𝟎𝟎 𝐂𝐚𝐝𝐞𝐧𝐚𝐬

Cada cadena cuenta con 23 aisladores, que se calcularon anteriormente.

𝟖𝟎𝟎 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂𝒔 ∗ (𝟐𝟑 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 ∗ 𝑪𝒂𝒅𝒆𝒏𝒂) = 𝟏𝟖𝟒𝟎𝟎 𝑨𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒏 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍

9. RESUMEN EJECUTIVO DE COORDINACIÓN DE AISLAMIENTOS

[Tula-PR2]

9.1 Costos aproximados.

Para el cálculo del precio de los aisladores nos basaremos en el catálogo

de precios de IUSA para un aislador tipo suspensión con especificación

CFE N-160 29SV160C.

Cotización del número de empaques necesarios considerando que el

modelo seleccionado cuenta con 3 aisladores por empaque.

𝑷𝒂𝒓𝒂 𝟒𝟎 𝒌𝒎 =𝟓𝟕𝟔𝟎 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔

𝟑 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒆𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆= 𝟏𝟗𝟐𝟎 𝑬𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆𝒔

𝑷𝒂𝒓𝒂 𝟔𝟎 𝒌𝒎 = 𝟗𝟔𝟎𝟎 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔

𝟑 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆= 𝟑𝟐𝟎𝟎 𝑬𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆𝒔

𝑷𝒂𝒓𝒂 𝟏𝟎𝟎 𝒌𝒎 =𝟏𝟖𝟒𝟎𝟎 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍𝒆𝒔

𝟑 𝒂𝒊𝒔𝒍𝒂𝒅𝒐𝒓𝒆𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆= 𝟔𝟏𝟑𝟑 𝑬𝒎𝒑𝒂𝒒𝒖𝒆𝒔

10. CONCLUSIONES

Podemos, después de leer artículos como el anterior o referentes a la coordinación de

aislamientos que, la principal causa de salidas de operación de líneas de transmisión

siguen siendo las descargas atmosféricas, ya que su trayectoria, capacidad de

descarga y su frecuencia son totalmente incontrolables por el hombre y que por sus

niveles de voltaje sigue teniendo devastadoras consecuencias en la zona donde ocurre

tal falla.

Coordinar bien el aislamiento disminuye la salida de las líneas de transmisión que

traducido representa aumentar la productividad de una empresa de generación y

trasmisión de energía eléctrica, además de daños considerables a los equipos que en

ella operan y que a su vez genera un ahorro a largo plazo.

Menciona también que os aisladores son elementos de gran importancia y utilidad en

los sistemas de distribución de energía eléctrica. Se debe asegurar siempre el correcto

estado del mismo haciéndose el mantenimiento correspondiente.

Podemos mencionar también los principales factores que interviene en el diseño del

aislamiento de líneas de transmisión los cuales son:

La longitud adecuada de la distancia de fuga total o longitud de la cadena, para

evitar en lo posible flameos en los aisladores.

Una baja resistencia de impedancia a pie de torre, para una adecuada

conducción de la corriente producida por un rayo a tierra.

Evitar en lo posible fallas por descargas atmosféricas, por lo que generalmente,

se colocan cables de guarda en la parte superior de las estructuras.

Numero de aisladores tipo suspensión adecuado para soportar las

sobretensiones que se originen en el sistema, así como para brindar un

adecuado aislamiento entre las partes conductoras y metálicas de la torres de

transmisión.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA.

1. http://www.unalmed.edu.co/~lcardona/transporte/Aislamiento_lineas_transmision_energi

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2. https://www.google.com.mx/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0CBw

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4. http://www.watergymex.org/contenidos/rtecnicos/Optimizando%20la%20Operacion%20

y%20el%20Mantenimiento/Curso%20Mantenimiento%20Subestaciones.pdf

5. http://deeea.urv.cat/public/PROPOSTES/pub/pdf/358pub.pdf

6. http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/29520/1/CallesMtz.pdf

7. http://www.iusa.com.mx/brochure/catalogo_media_y_alta_tension.pdf

8. http://www.iusa.com.mx/Lista_Precios/Electricos_MT_IUSA_Oct_2014.pdf

9. http://lapem.cfe.gob.mx/normas/nrf/pdfs/f/NRF-044.pdf

10. Diseño de elementos de subestaciones eléctricas/ Enríquez Harper

11. http://lapem.cfe.gob.mx/normas/

1

COORDINACION DE AISLAMIENTOS 400KV [TULA-POZA RICA]

INDICE

APENDICE DE TABLAS

NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "A"

NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "B”

NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "C”

CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO ESTACIÓN

CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO INTERMEDIO

CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO DISTRIBUCIÓN

VALORES DE LOS FACTORES Kn, Km Y Kr PARA DIFERENTES CONFIGURACIONES DE

ENTRE-HIERRO.

DISTANCIA DE FUGA DE ACUERDO A GRADOS DE CONTAMINACION.

2

TABLA 4. NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "A".

Tensión nominal

del sistema. KV (eficaz)

Tensión máxima

de diseño. KV (eficaz)

Nivel básico de aislamiento al impulso (NBI) de fase a tierra.

KV (cresta)

Tensión resistente

nominal a 60 Hz de

fase a tierra.

KV (eficaz)

Hasta 500 KVA

Arriba de 500 KVA

4.41)

4.4 60 75 19

6.91)

7.2 75 95 26

13.82)

15.5 95 110 34

242)

26.4 1504)

50

34.52)

38 2005)

70

523)

52 250 95

Notas:

1) Tensiones congeladas según especificación CFE L0000 – 02.

2) Tensiones normalizadas preferentes según especificación CFE L0000 – 02. 3) Tensión no normalizada en la especificación CFE L0000 – 02. 4) Para sistemas de 3 fases 4 hilos (sistema multiaterrizado) úsense 125 KV. 5) Para sistemas de 3 fases 4 hilos (sistema multiaterrizado) úsense 150 KV. 6) Para esta categoría los niveles básicos de aislamiento al impulso de fase a fase

son los mismos que los niveles básicos de aislamiento al impulso de fase a tierra

3

TABLA 5. NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "B".

Tensión nominal del sistema.

KV (eficaz)

Tensión máxima de diseño.

KV (eficaz)

Nivel básico de

aislamiento al

impulso (NBI) de

fase a tierra.

KV (cresta)

Nivel básico de

aislamiento por

impulso (NBI) de

fase a fase.

KV (cresta)

Tensión resistente nominal a 60 Hz de fase a tierra.

KV (eficaz)

691)

1151)

1382)

1612)

2301)

72.5

123

145

170

245

325 350

450

550

450

550

650

550

650

750

650

750

850

950

1050

325 350

450

550

550

550

650

550

650

750

750

850

950

1050

1125

140

185

230

185

230

275

230

275

325

275

325

360

395

460

Notas:

1) Tensiones normalizadas preferentes según especificación CFE L0000 – 02. 2) Tensiones restringidas según especificación CFE L0000 – 02.

4

TABLA 6. NIVELES DE AISLAMIENTO NORMALIZADOS PARA EQUIPO DE LA CATEGORÍA "C".

Tensión nominal del sistema.

KV (eficaz)

Tensión máxima de diseño.

KV (eficaz)

Nivel básico de

aislamiento al

impulso (NBI) de

fase a tierra.

KV (cresta)

Nivel básico de

aislamiento por

impulso (NBS)

de fase a tierra.

KV (cresta)

Nivel básico de aislamiento por maniobra (NBS)

de fase a fase. KV (cresta)

4001)

7652)

420

800

1050

1175

1300

1425

1800

1950

2100

2400

950

1050

1425

1550

1425

1550

2440

2550

Notas:

1) Tensiones normalizadas preferentes según especificación CFE L0000 – 02. 2) Tensiones no normalizadas según especificación CFE L0000 – 02.

COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO ESPECIFICACION

CFE L0000 06

TABLA 7. CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO ESTACIÓN*

Tensión

nominal del

apartarrayos

KV.

(eficaz)

Índice de elevación de

tensión (pendiente) KV

del frente de onda.

KV/ s

(S)

Tensión de impulso de descarga

por frente de onda. 1.2/50 s

KV (cresta) máx.

(Vd)

Tensión residual en KV para una onda de impulso de corriente de descarga de 8/20 y valor de

corriente. (Vr)

5KA

10 KA

20 KA

3 25 11-12 6-8.5 7-9 7.8-10

6 50 18-24 12-17 13.5-19 15.5-20

9 75 28-35 18-24 20-26 23-28

12 100 38-45 23.5-32 27-35 31-38

15 125 46-55 29.5-40 33.5-44 39-47

21 175 63-72 41-55 47-60 54-65

24 200 74-90 47-65 53.5-71 62-76

30 250 92-105 59-80 67-87 77.5-94

36 300 108-125 70.5-96 80-105 93-113

39 325 117-130 76.5-104 86.3-114 101-123

48 400 144-155 94-130 106-142 124-153

60 500 180-190 118-160 133-174 155-189

72 600 213-230 141-195 160-212 186-230

90 750 267-290 176-240 200-262 232-283

96 800 288-304 188-258 213-280 247-304

108 900 315-340 212-282 240-316 278-333

120 1000 347-370 235-320 266-350 309-378

144 1200 413-440 280-375 320-408 363-440

168 1200 495-513 329-450 373-490 422-530

180 1200 530-556 353-470 400-510 452-552

192 1200 560-580 376-500 426-545 482-588

240 1200 670-731 470-640 535-695 605-755

5

258 1200 710-730 505-522 574-584 650-666

276 1200 752-781 540-558 613-624 690-714

294 1200 788-831 576-594 653-665 735-758

312 1200 850-882 611-631 600-706 780-805

372 1200 1010-1053 738-752 826-842 947-955

396 1200 1075-1120 785-801 880-896 1008-1015

420 1200 1135-1188 830-849 930-950 1069-1070

444 1200 1200-1256 875-898 975-1005 1125-1130

468 1200 1205-1323 930-946 1040-1059 1180-1200

492 1200 1325-1391 975-1000 1090-1115 1235-1290

540 1200 1445-1560 1070-1070 1195-1200 1350-1390

576 1200 1550-1590 1100-1190 1225-1320 1415-1500

612 1200 1645-1670 1220-1270 1360-1400 1515-1580

648 1200 1740-1770 1290-1350 1440-1485 1670-1695

684 1200 1835-1870 1360-1430 1520-1565 1765-1795

*SE EXCLUYEN LOS APARTARRAYOS DE ÓXIDO DE ZINC

6

COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO ESPECIFICACION

CFE L0000 06

TABLA 8. CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO INTERMEDIO*

Tensión

nominal del

apartarrayos

KV.

(eficaz)

Índice de elevación de

tensión (pendiente) KV

del frente de onda.

KV/ s (S)

Tensión de impulso de descarga

por frente de onda.

1.2/50 s (Vd)

Tensión residual en KV para una onda de impulso de corriente de descarga de 8/20 y valor de

corriente. (Vr)

5KA

10 KA

20 KA KV (crestal) máxima.

3 25 12-12 9-10 10-10.8 12-12.5

6 50 24-31 15.5-19.6 17.5-21.6 20-24.5

9 75 31-35 21-29 23-32 27-36

12 100 41-45 28-36.5 31-40.5 36-48

15 125 51-55 35-46 39-51 45-60

21 175 67-72 49-63 55-70 63-83

24 200 77-90 56-76 62-84 72-95

30 250 94-105 70-90 78-100 91-118

36 300 111-125 88-116 94-129 109-143

39 325 118-130 90-125 102-139 118-164

43 400 149-155 111-152 125-169 145-188

60 500 173-190 139-180 157-200 181-233

72 600 201-230 167-230 188-255 218-282

90 750 266-283 209-274 235-302 272-349

96 800 279-300 223-296 251-328 290-372

108 900 303-335 251-338 283-375 327-417

120 1000 325-370 279-395 314-415 363-463

*SE EXCLUYEN LOS APARTARRAYOS DE ÓXIDO DE ZINC

7

COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO ESPECIFICACION

CFE L0000 06

TABLA 9. CARACTERÍSTICAS DE PROTECCIÓN DE APARTARRAYOS TIPO DISTRIBUCIÓN*

Tensión

nominal del

apartarrayos

KV. (eficaz)

Índice de elevación de

tensión (pendiente) KV

del frente de onda.

KV/ s (S)

Tensión de impulso de descarga por

frente de onda. 1.2/50 s (Vd)

Tensión residual en KV para una onda de impulso de corriente de 8/20 y valor de corriente. (Vr)

KV (crestal) sin electrodos

("gaps") externos

KV (crestal) con electrodos ("gaps")

externos

5KA

10 KA

20 KA

3 25 16-25 21-32 10-12.4 11.5-13.8 12.5-15.5

6 50 28-35 41-51 20-23 22.5-26 25-30

9 75 41-50 59-65 29-36.5 33-41 37-46

10 83.3 46-50 62-67 32-38 36-45 41-53

12 100 53-61 72-79 39-46 44-52 50-60

15 125 44-76 80-94 49-55 55-64 62-74.5

18 150 52-91 96-120 59-66 66-76.5 74-90

21 175 60-106 100-150 68-77.5 76-87 86-104

27 225 76-105 ----------------- 89-99 96-114 105-134

30 250 84-112 ----------------- 99-110 107-126 117-149

*SE EXCLUYEN LOS APARTARRAYOS DE ÓXIDO DE ZINC

8

Tabla 10.

Tabla 11.