Subestaciones Eléctricas Gil

8/11/2019 Subestaciones Elctricas Gil

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SUBESTACIONES ELCTRICAS

GILBERTO GONZLEZ ORTIZ 1



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CONTENIDO TEMTICO.

INTRODUCCIN6OBJETIVO...........................................................................................................7

CONCEPTOS CLAVES.

1. EQUIPOS PRIMARIOS DE UNA SUBESTACIN ELCTRICA..9

1.1. DEFINICIN, CLASIFICACIN Y ELEMENTOS CONSTITUTIVOSDE UNA SUBESTACIN...9

- Subestacin elctrica.9- Definicin de los sistemas de distribucin10- Clasificacin de los sistemas de distribucin..10- Clasificacin de las subestaciones12

o De acuerdo a su funcino Por su construccin

- Elementos constitutivos de una subestacin...13

1.2. TRANSFORMADORES DE POTENCIA161.2.1. CLASIFICACIN DE LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA.16

o Por tipo de ncleoo Por tipo de enfriamientoo Por el nmero de faseso Por su localizacino Por su capacidado Por su aplicacino Por el tipo de preservacin del aceiteo Por su conexin

- Aislamientos..17o Factores que afectan la vida til de los aislamientoso Principales materiales para los aislamientos

- Accesorios y componentes ms comunes en los transformadores depotencia.18

1.3. INTERRUPTORES DE POTENCIA181.3.1. DEFINICIN Y TIPOS DE INTERRUPTORES.18

- Como funciona un transformador de potencia?....................................18- Clasificacin por tipo de cmara interruptiva...19- Clasificacin por medio de extincin.20- Clasificacin por tipo de mecanismo de accionamiento20- Clasificacin por el nivel de tensin de operacin..21- Clasificacin por ubicacin de contactos del interruptor21

1.3.2. INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE Y DEPEQUEO VOLUMEN DE ACEITE22

- Mantenimiento efectuado a interruptores con medio de extincin enaceite..22

1.3.3. INTERRUPTORES EN AIRE...22


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1.3.4. INTERRUPTORES EN VACO23- Mantenimiento efectuado a interruptores con medio de extincin en

vaco...23

1.3.5. INTERRUPTORES DE HEXAFLORURO DE AZUFRE (SF6)...23

- Mantenimiento Efectuado a interruptores con medio de extincin enSF6.24

1.3.6. ESPECIFICACIONES DE LOS INTERRUPTORES POTENCIA...24

1.3.7. SELECCIN DE INTERRUPTORE DE POTENCIA25- Por nivel de tensin de operacin.25- Por ubicacin de contactos del interruptor...25- Caractersticas nominales de los interruptores de potencia.26- Condiciones operativas de los interruptores de potencia..26- Fallas caractersticas de los interruptores de potencia..26

- Pruebas elctricas aplicadas a los interruptores de potencia...21

1.4. CUCHILLAS Y FUSIBLES..........301.4.1. Definicin y operacin de cuchillas conectadotas.301.4.2. Fusibles de potencia y sus curvas de operacin...301.4.3. Especificaciones de cuchillas y fusibles..33

1.5. APARTARRAYOS.....351.5.1. NATURALEZA DE LAS SOBRE TENSIONES Y SUS EFECTOS ENLOS SISTEMAS ELCTRICOS DE POTENCIA..35- Sobre tensiones de tipo externo35- Sobre tensiones de tipo interno.42

1.5.2. DEFINICIN Y OPERACIN DE APARTARRAYOS...44- Apartarrayos..44- Cuernos de arqueo..44- Apartarrayos autovalvulares...44- Apartarrayos de xidos metlicos..45- Ventajas de los apartarrayos de xidos contra los autovalvulares..45

1.5.2.1. NIVEL BSICO AL IMPULSO MANIOBRA.46

1.5.2.2. NIVEL BSICO AL IMPULSO DE DESCARGAS..461.5.2.3. DISTANCIA DE NO FLAMEO481.5.2.4. COORDINACIN DE AISLAMIENTO..51

1.6. MANTENIMIENTO A EQUIPO PRIMARIO...56

2. EQUIPOS SECUNDARIOS.57

2.1. TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO...572.1.1. TRANSFORMADORES DE CORRIENTE (TCs)..57- Funciones principales..58

- Situaciones que afectan la operacin de un TC..58


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2.1.2. TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TPs)58- Conexin de los transformadores de potencial...59

2.2. BANCOS DE BATERAS.60- Clasificacin de los bancos de bateras...60

- Tensiones de los bancos de bateras en la subestacin...60- Componentes de una batera cido-plomo..60- Actividades de mantenimiento a un banco de bateras cido-plomo..61

2.3. BANCOS DE CAPACITORES.61- Qu son los capacitores?......................................................................61- Aplicaciones de los capacitores.61- Pruebas elctricas a capacitores...61

2.4. TABLEROS DE TRANSFERENCIA...62- Descripcin bsica de operacin del sistema..62

- Tablero de transferencia comandado por microcontrolador..63

2.5. MANTENIMIENTO A EQUIPO SECUNDARIO67

3. ESTRUCTURAS, TIERRAS Y DIAGRAMAS UNIFILARES.68

3.1. CLASIFICACIN DE LOS DIFERENTES TIPOS DEESTRUCTURAS683.1.1. PARA SUBESTACIONES.683.1.2. PARA LNEAS DE TRANSMISIN..69

3.2. SISTEMAS DE TIERRA713.2.1. CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE TIERRA.713.2.2. CLCULO DE TENSIN DE PASO Y DE CONTACTO..713.2.3. CLCULO DE LA RED DE TIERRA74- Subsistemas de puesta a tierra..77

3.3. DIAGRAMAS UNIFILARES.783.3.1. Simbologa793.3.2. DIFERENTE TIPOS DE SUBESTACIONES102

4. PRUEBAS DE RUTINA A TRANSFORMADORES..1034.1. PRUEBAS DE POLARIDAD Y RELACIN DETRANSFORMACIN..103

4.2. PRUEBA DE RIGIDZ DIELCTRICA DEL ACEITE...103

4.3. PRUEBA DE RESISTENCIA DE AISLAMIENTO..103

4.4. PRUEBAS AL SISTEMA DE TIERRA.103

4.5. MANTENIMIENTO A TRANSFORMADORES...103- Tipos De mantenimiento...103


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- Pruebas elctricas..104

5. PROYECTO DE UNA SUBESTACIN...105

5.1 ELABORACIN DE UN PROYECTO DE UNA SUBESTACIN105

MATERAL Y EQUIPO A UTILIZARSE.

PRESENTACIN DEL MATERAL.

ELEMENTOS INTRODUCTORIOS DEL MATERAL.

INSTRUCTIVO DE OPERACIN DEL MATERAL.

RECURSOS DE APOYO.

DESARROLLO DE INSTRUCCIONES.- Prctica Nmero 1. identificacin de partes y equipos e una

subestacin elctrica.126- Prctica Nmero 2. Inspeccin visual del transformador de

potencia...129- Prctica Nmero 3. Prueba de resistencia de aislamiento131- Prctica Nmero 4. Prueba de relacin de transformacin..136- Prctica Nmero 5. Prueba del factor de potencia.139- Prctica Nmero 6. Prueba de rigidez dielctrica del aceite143- Prctica Nmero 7. Pruebas al sistema de tierra...145

OBSERVACIONES.

LISTA DE COTEJO.

REFERENCIAS CONSULTADAS.


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INTRODUCCIN.

Es bien sabido que la educacin tcnica superior, es parte fundamentaldel crecimiento tecnolgico de este pas, por esta razn se desarrolla elsiguiente manual de prcticas, para que los alumnos del Instituto Tecnolgico

Superior de Puerto Vallarta que cursen la materia de subestaciones elctricascuenten con una herramienta eficaz que les ayude a comprobar y diseminarque los aspectos tericos analizados en una aula dejan un sustento de laaplicacin en campo; herramienta que adems de eficaz ser muy til,complementando as la materia, tanto para los aspectos tericos como losprcticos que conforman el programa de dicha materia.

Con la implementacin de la gua de prcticas de subestacioneselctricas, se atacan las deficiencias que pudieran existir en el alumnodespus de haber analizado todos aquellos aspectos y trminos tericos quecompeten al programa de subestaciones elctricas de este Instituto

Tecnolgico Superior, ya que se lleva a la prctica real ya sea en un talleradecuado para dicho experimento o en campo aquello que en su momento seestudi tericamente en el aula; complementando as el aprendizaje de losalumnos.

Es importante conocer los aspectos prcticos que abarca el rea desubestaciones elctricas, dentro de estos aspectos podemos hablar demediciones y pruebas, que se deben de realizar a los diferentes equipos ydispositivos que conforman una subestacin elctrica. Todo esto nos lleva a very conocer la realidad fsica y prctica de campo del rea que se esta tratando.

No se debe dejar a un lado un punto tan importante como lo son lasnormas y estndares vigentes que aplican para el ramo de subestacioneselctricas, en ellas encontraremos todas las reglas que aplican para el rea desubestaciones elctricas, as como las limitaciones que se deben de consideraral disear, calcular, instalar, operar y dar servicio a una subestacin elctricacon la finalidad de proteger al personal, los equipos y el medio que en sumomento pudiera verse afectado.


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OBJETIVO.

Obtener por medio del manual de subestaciones elctricas, unaherramienta para que el alumno que cursa la materia la pueda utilizar paracomplementar los conocimientos tericos que previamente se han estudiado en

el aula, logrando as enriquecer sus conocimientos y despejar aquellas dudasque pudieran existir y haber quedado despus de haber estudiado cualquiertema tericamente, llevando a la prctica real y de campo lo que en el aula yase ha estudiado.

Complementar los conocimientos tericos adquiridos, al conocer en laprctica real y de campo los procedimientos para realizar pruebas y medicionesque corresponden a las subestaciones elctricas, as como los instrumentos yherramientas de medicin y prueba que competen a esta rea.

Hacer del conocimiento a los alumnos, de las normas y estndares que

aplican y rigen para el rea de subestaciones elctricas, los que conlleva a unaformacin profesional de esta rea tan importante.


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CONCEPTOS CLAVES


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1. EQUIPOS PRIMARIOS DE UNA SUBESTACIN ELCTRICA.

1.1. DEFINICIN, CLASIFICACIN Y ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DEUNA SUBESTACIN.

SUBESTACIN ELCTRICA.En funcin a su diseo son las encargadas en interconectar lneas detransmisin de distintas centrales generadoras, transformar los niveles detensin para su transmisin o consumo.

Instalacin industrial empleada para la transformacin de tensin de lacorriente elctrica. Las subestaciones elctricas se ubican en las inmediacionesde las centrales elctricas para elevar la tensin a la salida de sus generadoresy en las cercanas de las poblaciones y los consumidores, para bajarlo denuevo.

Sin duda la denominacin de una subestacin como transmisin odistribucin es independiente de las tensiones involucradas, y est determinadapor el fin a que se destin.

El objetivo a cumplir por una subestacin es determinante en suubicacin fsica. Para esto, las subestaciones de transmisin estn ubicadasalejadas de los centros urbanos, esto facilita, el acceso de lneas de altatensin y la localizacin de terrenos lo suficientemente grandes para albergaren forma segura los delicados equipos para el manejo de alta tensin.

Por otra parte las subestaciones de distribucin deben construirse enfuncin del crecimiento de la carga, es decir, deben estar ubicadas en loscentros de carga de reas urbanizadas para, de esta forma, asegurar la calidady continuidad del servicio al usuario.

Es claro que por las caractersticas funcionales de cada subestacin, nodeben mezclarse en una instalacin, equipos de transmisin y distribucin. Lautilizacin de este tipo de subestaciones debe limitarse exclusivamente aaquellos casos de claras justificaciones tcnico econmico.

Las subestaciones de distribucin son alimentadas desde lassubestaciones de transmisin con lneas o cables de potencia a la tensin de230 u 85 kV, es lgico suponer que esta tensin no debe considerarse como de

transmisin ni distribucin para esta condicin intermedia, se desarrolla elconcepto de subtransmisin.

Los niveles de tensin para su aplicacin e interpretacin se consideranconforme lo indican las tarifas para la venta de energa elctrica en su seccinde aspectos generales, siendo:

1. Baja tensin es el servicio que se suministra en niveles de tensinmenores o iguales a 1 kV.

2. Media tensin en el servicio que se suministra en niveles de tensin

mayores a 1 kV. Pero menores o iguales a 35 kV.


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3. Alta tensin a nivel subtransmisin es el servicio que se suministra enniveles de tensin mayor a 35 kV. Pero menores a 220 kV.

4. Alta tensin a nivel transmisin es el servicio que se suministra enniveles de tensin iguales o mayores a 220 kV.

Actualmente en nuestro pas, la industria elctrica est incrementandoda con da su actividad, ya que tiene que satisfacer la demanda de su granpoblacin. Es por esto, que el Sector Elctrico tiene que desarrollar nuevastcnicas y mtodos para su utilizacin en el suministro de energa elctrica; yaque al haber ms actividad, es inminente la urgencia de una mejor optimizacinde los sistemas elctricos.

DEFINICIN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN.

Qu es lo que en realidad significa el trmino sistemas de distribucin?Tal vez no est perfectamente definido internacionalmente; sin embargo,comnmente se acepta que es el conjunto de instalaciones desde 120 Voltshasta tensiones de 34.5 kV encargadas de entregar la energa elctrica a losusuarios a los niveles de tensin normalizados y en las condiciones deseguridad exigidas por los reglamentos.

En el nivel de baja tensin por lo general hay confusiones con lasinstalaciones internas o cableados de predios comerciales o grandes industriasy en tensiones mayores de los 34.5 kV como es el caso de cables desubtransmisin de 85 kV que se traslapan con tensiones mayores,especialmente en pases industrializados en que la poblacin urbana es alta, yse consideran estas tensiones como de distribucin.

Los sistemas de distribucin, ya sea que pertenezcan a empresasprivadas o estatales, deben proyectarse de modo que puedan ser ampliadosprogresivamente, con escasos cambios en las construcciones existentestomando en cuenta ciertos principios econmicos, con el fin de asegurar unservicio adecuado y continuo para la carga presente y futura al mnimo costode operacin.

CLASIFICACIN DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN.

En funcin de su construccin estos se pueden clasificar en:

- Sistemas areos.

- Sistemas subterrneos.

- Sistemas mixtos.


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- Sistemas areos.Estos sistemas por su construccin; se caracterizanpor su sencillez y economa, razn por la cual su utilizacin est muygeneralizada. Se emplean principalmente para:

1. Zonas urbanas con:

a) Carga residencial.

b) Carga comercial.

c) Carga industrial.

2. Zonas rurales con:

a) Carga domstica.

b) Carga de pequeas industrias.

Los sistemas areos estn constituidos por transformadores, cuchillas,apartarrayos, cortacircuitos fusibles, cables desnudos, etc. Los que se instalanen postes o estructuras de distintos materiales.

La configuracin mas sencilla para los sistemas areos es del tipoarbolar, la cual consiste en conductores desnudos de calibre grueso en elprincipio de la lnea y de menor calibre en las derivaciones a servicios o al finalde la lnea. Cuando se requiere una mayor flexibilidad y continuidad del servicioes posible utilizar configuraciones ms elaboradas.

Los movimientos de carga se llevan a cabo con juegos de cuchillas deoperacin con carga, que son instaladas de manera conveniente para efectuarmaniobras tales como: trabajos de emergencia, ampliaciones del sistema,conexin de nuevos servicios, etc. En servicios importantes tales como:hospitales, edificios pblicos, fbricas que por la naturaleza de su proceso deproduccin no permiten la falta de energa elctrica en ningn momento; seinstalan dos circuitos areos, los cuales pueden pertenecer a la mismasubestacin de distribucin, o de diferentes subestaciones, esto se realizaindependientemente a que la mayora de estos servicios cuentan con plantas

de emergencia con capacidad suficiente para alimentar sus reas msimportantes.

En este tipo de sistema se encuentra muy generalizado el empleo deseccionadores, como proteccin de la lnea area, para eliminar la salida detodo el circuito cuando hay una falla transitoria.

- Sistemas subterrneos. Estos sistemas se construyen en zonasurbanas con alta densidad de carga y fuertes tendencias de crecimiento,debido a la confiabilidad de servicio y la limpieza que estas instalacionesproporcionan al paisaje. Naturalmente, este aumento en la confiabilidad y en la

esttica involucra un incremento en el costo de las instalaciones y en la


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especializacin del personal encargado de construir y operar este tipo desistema.

Los sistemas subterrneos estn constituidos por transformadores tipointerior o sumergible, cajas de conexin, interruptores de seccionamiento,

interruptores de seccionamiento y proteccin, cables aislados, etc. los que seinstalan en locales en interior de edificios o en bvedas, registros y pozosconstruidos en banquetas. Los principales factores que se deben analizar aldisear un sistema subterrneo son:

* Densidad de carga.

* Costo de la instalacin.

* Grado de confiabilidad.

* Facilidad de operacin.

* Seguridad

- Sistemas mixtos, este sistema es muy parecido al sistema areo,siendo diferente nicamente en que los cables desnudos sufren una transicina cables aislados. Dicha transicin se realiza en la parte alta del poste y elcable aislado es alojado en el interior de ductos para bajar del poste hacia unregistro o pozo y conectarse con el servicio requerido.

Este tipo de sistema tiene la ventaja de eliminar una gran cantidad deconductores, favoreciendo la esttica del conjunto, disminuyendo notablementeel nmero de fallas en el sistema de distribucin y por ende aumentando laconfiabilidad del mismo.

CLASIFICACIN DE SUBESTACIONES.

DE ACUERDO A SU FUNCIN.- De tensin (elevadoras o reductoras).- Subestaciones de maniobra o enlace.- Subestaciones Mixtas.

- Rectificadoras.POR SU CONSTRUCCIN.

- Subestacin compacta tipo intemperie.


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- Subestacin compacta tipo interior.

- Subestacin tipo exterior.

- Blindadas.

ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE UNA SUBESTACIN.- Mufas de llegada.

- Cuchillas desconectadoras de operacin sin carga.


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- Cuchillas desconectadoras de operacin con carga.

- Interruptor fusible.

- Fusible.

- Apartarrayos.

- Red de tierra.


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- Banco de bateras.

- Tableros de distribucin.

- Equipos de medicin.

- Transformador de potencia.


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- Instrumentos indicadores del transformador de potencia.

- Buses.

- Dispositivos de control y proteccin (como elementos secundarios).

1.2. TRANSFORMADORES DE POTENCIA.En el proceso de generacin consumo de energa elctrica, se puede

observar que se emplean diferentes tensiones, desde la generacin,

transformacin, distribucin y comercializacin de la energa. Los equipos quedesempean la funcin de hacer variar las tensiones a los diferentes valoresrequeridos, reciben el nombre de transformadores. Por lo que se puede definirque un transformador es un dispositivo que transfiere energa elctrica de uncircuito a otro sin cambiar la frecuencia y la potencia. Lo hace bajo el principiode induccin electromagntica y tiene circuitos elctricos aislados entre si queson eslabonados por un circuito magntico comn.

1.2.1. CLASIFICACIN DE TRANSFORMADORES.POR TIPO DE NCLEO.

- Acorazados.- De columnas.

POR TIPO DE ENFRIAMIENTO.- OA.- OA/FA1.- OA/FA/FOA.- OW.- FOW- AA.

POR EL NMERO DE FASES.- Monofsicos.- Trifsicos.


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POR SU LOCALIZACIN.- Interior.- Intemperie.

POR SU CAPACIDAD.

- De potencia 500kva y mayores.- De distribucin 500kva y menores.

POR SU APLICACIN.- Elevadores.- Reductores.- De instrumento.- De tierras.- Reguladores.

POR EL TIPO DE PRESERVACIN DEL ACEITE.

- Con tanque conservador.- Sin tanque conservador.

POR SU CONEXIN.- Delta-estrella.- Estrella-estrella.- Estrella-estrella-delta.- Delta-delta.- Zig - zag.- Estrella-delta.

AISLAMIENTOS.AISLAMIENTO PRINCIPAL. Separacin entre devanados de la misma

fase y tierra.AISLAMIENTO MENOR. Separacin entre espiras adyacentes y

secciones del mismo devanado.AISLAMIENTO ENTRE FASES. Separacin entre devanados de

diferentes fases.

FACTORES QUE AFECTAN LA VIDA TIL DE LOS AISLAMIENTOS.- Degradacin trmica.- Humedad.- Contaminacin qumica.

- Efecto corona.- Esfuerzos de sobretensin.- Esfuerzos mecnicos.

PRINCIPALES MATERIALES PARA LOS AISLAMIENTOS.- Papel kraft.- Papel manila.- Kraft board.- Press board.

- Fibra de vidrio.- Cuerda de manila.


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- Fibra de madera.- Madera y algodn.- Aceite.

ACCESORIOS Y COMPONENTES MS COMUNES ENTRANSFORMADORES DE POTENCIA. Tanque conservador. Indicador de nivel de aceite. Relevador buchholz. Vlvula de sobre presin. Indicador de temperatura del aceite. Indicador de temperatura del devanado. Radiadores. Ventiladores. Pintura.

Cambiador de derivaciones. Boquillas. Sistema de preservacin de aceite. Bombas e indicadores de flujo.

1.3. INTERRUPTORES DE POTENCIA.

1.3.1. DEFINICIN Y TIPOS DE INTERRUPTORES.Es un dispositivo capaz de asegurar el flujo continuo de corriente y de

potencial en una red elctrica bajo condiciones normales de operacin einterrumpirlos cuando se presentan condiciones anormales o de falla. Seconectan en serie con el circuito que se va a proteger.

CMO FUNSIONA UN INTERRUPTOR DE POTENCIA?Se presenta la corriente de corto circuito en la lnea o circuito que es

detectada por los transformadores de corriente del interruptor, mandando esaseal a la proteccin primaria. La seal llega al relevador, que de acuerdo asus ajustes programados acta mandando abrir el interruptor para librar la falla.

El relevador activar un contacto que originar un pulso de apertura al

interruptor que activar la bobina de disparo, que liberar el trinquete delmecanismo, haciendo operar el resorte de disparo que separar los contactos,extinguiendo la corriente de corto circuito en la lnea o circuito.

Internamente los contactos se separan en un tiempo no mayor a 60 ms.Interrumpiendo el arco elctrico; las cmaras de extincin estn diseadas ypreparadas para evitar que se produzca el reencendido en su interior.


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CLASIFICACIN POR TIPO DE CMARA INTERRUPTIVA.- Cmara de ruptura de soplado longitudinal.

- Cmara de ruptura de soplado transversal.

- Cmara de ruptura de soplado transversal.


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CLASIFICACIN POR MEDIO DE EXTINCIN. En Aceite.

Gran Volumen de Aceite. Pequeo Volumen de Aceite.

- Hexafloruro de Azufre (SF6).- Vaco.- Soplo de Aire.

CLASIFICACIN POR TIPO DE MECANISMO DE ACCIONAMIENTO.- Mecnico (Por Resortes).

- Aire (Neumtico).

- Aceite (Hidrulico).

- Magntico (Bobinas).

BOBINAS DE

CIERRE Y

APERTURA


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CLASIFICACIN POR NIVEL DE TENSIN DE OPERACIN.- Alta tensin (mayor a 69 Kv).

- Media Tensin (hasta 34.5 Kv).

CLASIFICACIN POR UBICACIN DE CONTACTOS DEL INTERRUPTOR- Interruptores de Tanque Vivo.

- Interruptores de Tanque Muerto.


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1.3.2. INTERRUPTORES DE GRAN VOLUMEN DE ACEITE.El arco producido calienta el aceite dando lugar a la formacin de gas

muy intenso, que aprovechando el diseo de la cmara empuja un chorro deaceite a travs del arco, provocando el alargamiento y enfriamiento hasta llegarA la extincin del mismo, al pasar la onda de corriente por cero.

INTERRUPTORES DE PEQUEO VOLUMEN DE ACEITE.

Las cmaras de extincin tienen la propiedad de que el efecto deextincin aumenta a medida que la corriente que va a interruptor crece. Lapotencia de apertura es limitada solo por la presin de los gases desarrolladospor el arco, presin que debe ser soportada por la resistencia mecnica de lascmaras de arqueo.

MANTENIMIENTO EFECTUADO A INTERRUPTORES CON MEDIO DEEXTINSIN EN ACIETE.

- Cambio de aceite dielctrico.- Limpieza y revisin de cmaras de extincin, contactos fijos y mviles,

barras de accionamiento y aislamientos internos.- Mantenimiento al mecanismo de accionamiento (limpieza, reapriete de

tortillera y lubricacin).

- Revisin y limpieza de aislamientos externos.- Limpieza de conectores, cuchillas y red de tierras.

1.3.3. INTERRUPTORES EN AIRE.

Ventajas:

- No hay riesgos de incendio o explosin.- Operacin muy rpida.- Pueden emplearse en sistemas con reconexin automtica.

- Alta capacidad de ruptura.


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- La interrupcin de corrientes altamente capacitivas no presenta mayoresdificultades.

- Menor dao a los contactos.- Fcil acceso a los contactos.- Comparativamente menor peso.

Desventajas:

- Poseen una compleja instalacin debido a la red de aire comprimido,que incluye motor, compresor, caeras, etc.

- Construccin ms compleja.

1.3.4. INTERRUPTORES EN VACO.Al abrir los contactos dentro de la cmara de vaco, no se produce

ionizacin y por tanto no es necesario el soplado del arco ya que este se

extingue prcticamente por el paso por cero de la corriente. Los contactosestn dentro de botellas especiales en las que se ha hecho el vaco absoluto, elcontacto fijo est sellado al igual que el contacto mvil.

MANTENIMIENTO EFECTUADO A INTERRUPTORES CON MEDIO DEEXTINCIN EN VACO.

- Medicin de rigidez dielctrica de la cmara de extincin.- Medicin de desgaste de contactos en las cmaras interruptivas.- Limpieza y revisin de resistencia calefactora.

1.3.5. INTERRUPTORES DE HEXAFLORURO DE AZUFRE (SF6).Aprovechando la presin en el interior de la cmara y al abrir loscontactos, se tiene un mbolo unido al contacto mvil que al operar comprimeel gas y lo inyecta sobre el gas ionizado del arco, que es alargado, enfriado yapagado al pasar la corriente por cero.


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MANTENIMIENTO EFECTUADO A INTERRUPTORES CON MEDIO DEEXTINSIN EN SF6.

- Filtrado de gas SF6.- Medicin de presiones en cmaras interruptivas.- Limpieza, revisin y calibracin de presostatos.

- Mantenimiento al mecanismo de accionamiento (limpieza, reapriete detortillera y lubricacin).- Limpieza de contenedores, cuchillas y res de tierra.

1.3.6. ESPECIFICACIONES DE LOS INTERUPTORES DE POTENCIA.CARACTERSTICAS PRINCIPALES DE UN INTERRUPTOR.

- Interrumpir cualquier nivel de corriente que circule por sus contactos,desde unos amperes hasta su capacidad nominal de corto circuito.

- No cerrar con falla o cortocircuito.- Conectar o desconectar corrientes capacitivas e inductivas.

- Abrir o cerrar en condiciones normales en tiempos de operacinextremadamente cortos (60ms).

- No hay reencendido de la falla.

COMPONENTES PRINCIPALES DE UN INTERRUPTOR DE POTENCIA.- Cmara Interruptiva.- Medio Interruptivo.- Mecanismo de Accionamiento.- Aislamientos Soporte.- Equipo Auxiliar.


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1.3.7. SELECCIN DE INTERRUPTORES DE POTENCIA.

POR NIVEL DE TENSIN DE OPERACIN.- Alta tensin (mayor a 69 Kv).

- Media Tensin (hasta 34.5 Kv).

POR UBICACIN DE CONTACTOS DEL INTERRUPTOR.

- Interruptores de Tanque Vivo.

- Interruptores de Tanque Muerto.


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CARACTERSTICAS NOMINALES DE LOS INTERRUPTORES.- Tensin Nominal y de Diseo.- Corriente Nominal.- Frecuencia Nominal.- Capacidad Interruptiva.

- Secuencia Nominal de Operacin.- Nivel Bsico de Aislamiento.

CONDICIONES OPERATIVAS DE LOS INTERRUPTORES DE POTENCIA.- Circuito de media tensin.- Respaldo de bancos de transformacin.- Bancos de capacitores.- Uniones de buses o barras.- Lneas de alta tensin.

FALLAS CARACTERSTICAS DE LOS INTERRUPTORES DE POTENCIA.

- No cierra(por control supervisorio, desde el tablero, remotamente, local elctrico, mecnicamente).

- No abre(por control supervisorio, desde el tablero, remotamente, local elctrico, mecnicamente).

- Alarmas (falta de CA, falta de CC, baja de gas SF6, resortedescargado).

- Bloqueos (baja presin de gas SF6).

PRUEBAS ELCTRICAS APLICADAS A LOS INTERRUPTORES DEPOTENCIA.

PRUEBAS ELCTRICAS A INTERRUPTORES ELCTRICOS DE BAJA,MEDIA Y ALTA TENSIN.

PRUEBA DE RESISTENCIA DE CONTACTOS.

Los puntos con alta resistencia en partes de conduccin, originan cadasde voltaje, generacin de calor, prdidas de potencia, etc. La prueba se realizaen circuitos donde existen puntos de contacto a presin o deslizables, como esel caso en interruptores. Para medir la resistencia de contactos existen

diferentes marcas de equipo, de diferentes rangos de medicin, como ejemploel de la marca Games J. Biddle; tiene un rango de medida de 0 a 20 Ohms. Losequipos de prueba cuentan con una fuente de corriente directa que puede seruna batera o un rectificador.

RECOMENDACIONES PARA REALIZAR LA PRUEBA.

a) El equipo bajo prueba debe estar desenergizado y en la posicincerrado.b) Se debe de aislar a lo posible la induccin electromagntica, ya queesta produce errores en la medicin y puede daar el equipo de prueba.

c) Limpiar perfectamente bien los conectores donde se van a colocar lasterminales del equipo de prueba para que no afecten a la medicin.


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PRUEBA RESISTENCIA DE AISLAMIENTO.

Las pruebas de resistencia de aislamiento en, interruptores de potenciason importantes, para conocer las condiciones de sus aislamientos. En losinterruptores de gran volumen de aceite se tienen elementos aislantes de

materiales higroscpicos, como son el aceite, la barra de operacin y algunosotros que intervienen en el soporte de las cmaras de arqueo; tambin lacarbonizacin causada por las operaciones del interruptor ocasionacontaminacin de estos elementos y por consiguiente una reduccin en laresistencia de aislamiento. La prueba de resistencia de aislamiento se aplica aotros tipos de interruptores, como los de pequeo volumen de aceite, de vacoy SF6 en los que normalmente se usa porcelana como aislamiento.


A) Limpiar perfectamente la porcelana de las boquillas, quitando polvo,humedad o agentes contaminantes.B) Conecte el tanque o la estructura a la terminal de tierra del medidor.C) Efectuar la prueba cuando la humedad relativa sea menor de 75%.

PRUEBAS DE TIEMPO DE CIERRE Y APERTURA Y SIMULTANEIDAD DECONTACTOS.

El objetivo de la prueba es la determinacin de los tiempos deinterrupcin de los interruptores de potencia en sus diferentes formas demaniobra, as como la verificacin del sincronismo de sus polos o fases.

El principio de la prueba se basa en una referencia conocida de tiempotrazado sobre el papel del equipo de prueba, se obtienen los trazos de los

instantes en que los contactos de un interruptor se tocan ose separan a partir de las seales de apertura y cierre delos dispositivos de mando del interruptor, estas seales demando tambin son registradas sobre la grfica, la seal

de referencia permite medir el tiempo y la secuencia delos eventos anteriores.

Existen bsicamente dos tipos de instrumentos deprueba, los que utilizan dispositivos electromecnicos enlos cuales una seal elctrica sobre una bobina, actamecnicamente sobre agujas que marcan un trazo sobreel papel tratado en su superficie, y los que utilizangalvanmetros que accionan varas veces el punto de

incidencia de un rayo luminoso sobre un papel fotosensible, en ambos tipos elmovimiento del papel es efectuado por un motor de corriente directa a una

velocidad constante.


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La seal de referencia puede ser en base a la frecuencia del sistema obien puede ser tomada de un oscilado incluido en el equipo de prueba, de unafrecuencia conocida.

TIEMPO DE APERTURA. Es el tiempo medido desde el instante en que se

energiza la bobina de disparo, hasta el instante en que los contactos de arqueosean separados.

TIEMPO DE CIERRE. Es el intervalo de tiempo medido desde el instante enque se energiza la bobina de cierre, hasta el instante en que se tocan loscontactos primarios de arqueo en todos los polos.

Nota:En el caso de interruptores dotados de resistencias de insercin, por logeneral existe una diferencia entre los tiempos de cierre o apertura hasta elmomento en que los contactos primarios de arqueo se tocan o separan y eltiempo hasta el momento en que los contactos auxiliares en serie con las

resistencias se tocan o separan.

EQUIPOS DE PRUEBA.

Existen varios tipos y marcas de equipos para la prueba, se distinguendos tipos principales que son del tipo crongrafo y los del tipo oscilgrafo lascaractersticas generales de los equipos comnmente usadas se muestran entabla anexa, en la misma se hacen adems algunas observaciones sobre suaplicacin as como sus ventajas y desventajas.

ENTRE LAS CARACTERSTICAS DESEABLES DE CUALQUIER EQUIPO SEPUEDE MENCIONAR LO SIGUIENTE.

Velocidad del papel:Se considera como mnimo debe ser de 1 mt / seg.A fin de poder apreciar o medir con precisin tiempos de orden demilisegundos.

Numero de canales:Dependiendo del tipo de interruptor por probar, serequiere de ms o menos canales, el nmero deber ser suficiente para poderprobar por lo menos un polo.

PRUEBAS NORMALES.Las pruebas o mediciones que a continuacin se indican son aquellas

que se consideran normales, tanto para mantenimiento como para puesta enservicio de un interruptor.

a) Determinacin del tiempo de apertura.b) Determinacin del tiempo de cierre.c) Determinacin del tiempo cierre - apertura en condicin de (trip - free)o sea el mando de una operacin de cierre y uno de apertura en formasimultnea, se verificar adems el dispositivo de antibombeo.

d) Determinacin del sincronismo entre contactos de una misma fase,tanto en cierre como en apertura.


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e) Determinacin de la diferencia en tiempo entre los contactosprincipales y contactos auxiliares de resistencia de insercin, ya seanestos para apertura o cierre.f) Determinacin de los tiempos de retraso en operacin de recierre si elinterruptor est previsto para este tipo de aplicacin, ya sea monofsico

o trifsico.

Las tres primeras pruebas son aplicables a todotipo de interruptor mientras que las tres ltimas sonaplicables a tipos especficos; la prueba d) a interruptoresmulti - cmaras, la prueba e) a interruptores dotados deresistencia de insercin y la prueba f) a equipos aplicadosen recierre.

Dependiendo del interruptor por probar en lo que anmero de cmaras se refiere, as como el nmero de

canales disponibles en el equipo de prueba, es posible enalgunos casos determinar dos o ms de los tiemposanteriores simultneamente en una sola operacin.


Librar al interruptor completamente, asegurndose que las cuchillasseccionadoras respectivas se encuentran en posicin.

Limpiar las terminales del interruptor donde se conectarn las terminalesdel equipo de prueba.

PRUEBA DE FACTOR DE POTENCIA DEL AISLAMIENTO.

Al efectuar las pruebas de Factor de Potencia, intervienen las boquillas osoportes aislantes, y los otros materiales que forma parte del aislamiento(aceite aislante, gas SF6, vaco, etc.). Al efectuar la prueba de Factor de

Potencia el mtodo consiste en aplicar el potencial de prueba a cada una de lasterminales del interruptor.

Las prdidas dielctricas de los aislamientos no son las mismas estandoel interruptor abierto que cerrado, porque intervienen diferentes aislamientos.Con el interruptor cerrado intervienen las prdidas en boquillas y de otrosaislamientos auxiliares, con el interruptor abierto intervienen las prdidas enboquillas y en el aceite aislante. Esto es para el caso de interruptores de granvolumen de aceite.


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Limpiar la porcelana de las boquillas, quitando polvo, humedad oagentes contaminantes.

Se recomienda efectuar la prueba cuando la humedad relativa seamenor de 75%.

1.4. CUCHILLAS Y FUSIBLES.

1.4.1. DEFINICIN Y OPERACIN DE CUCHILLAS CONECTADORAS.Son dispositivos que sirven para tener un corte visible en un punto o ms

de una subestacin o en una red de distribucin. Sirven adems de enlace conotros puntos en el sistema elctrico.

1.4.2. FUSIBLES DE POTENCIA Y SUS CURVAS DE OPERACIN.Los fusible o cortacircuitos, no son ms que una seccin de hilo msfino que los conductores normales, colocado en la entrada del circuito aproteger, para que al aumentar la corriente, sea la parte que ms se caliente, ypor tanto la primera en fundirse. Una vez interrumpida la corriente, el resto delcircuito ya no sufre dao alguno.

Los fusibles son los dispositivos de sobre corriente ms baratos ysimples que se utilizan en la proteccin de redes de distribucin. Al mismotiempo son uno de los ms confiables, dado que pueden brindar proteccin untiempo muy prolongado (por arriba de 20 aos) sin estar sujeto a tareas de

mantenimiento. Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo,colocados al aire, lo cual tena el inconveniente de que al fundirse saltabanpequeas partculas incandescentes, dando lugar a otras averas en el circuito.

Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre oaleacin de plata, o bien una lmina del mismo metal para fusibles de granintensidad, colocados dentro de unos cartuchos cermicos llenos de arena decuarzo, con lo cual se evita la dispersin del material fundido; por tal motivotambin se denominan cartuchos fusibles. Los cartuchos fusibles sonprotecciones desechables, cuando uno se funde se sustituye por otro en buenestado.

El cortacircuito fusible,o simplemente fusible, fue el primer elementode proteccin que se invent en los albores de la electrotecnia, y an contina


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siendo adoptado en las instalaciones elctricas modernas. Bsicamente estformado por una lmina o alambre calibrado, que se denomina elementofusible, contenido en un cartucho fusible removible y emplazado en una base osoporte porta fusible, que lo permite conectar en serie con el circuito a proteger.

El elemento fusible se construye de manera que tenga un punto defusin menor que los conductores de la instalacin protegida, y habitualmentese disponen varios sectores ms estrechos, en los que se obtiene una mayordensidad de corriente. Por lo tanto, cuando circula una sobre corrientedeterminada, el calor generado por efecto Joule funde los estrechamientos delelemento e interrumpe el circuito. Una vez eliminada la causa de la sobrecorriente, para reponer el circuito debe instalarse un elemento fusible nuevo.

La construccin de los fusibles comprende una gran variedad demodelos, con distintos tamaos, formas y mtodos de montaje; y para serutilizados con diferentes gamas de tensin, corriente y tiempos de actuacin.

As hay fusibles con montaje a rosca, a cuchilla o cilndricos; hay

fusibles de accin rpida o retardada; hay fusibles de alta capacidad deruptura, etctera. En ciertos casos, se fabrican en distintos tamaos, para evitarla instalacin errnea de fusibles de caractersticas diferentes a las necesarias.

Adems, en algunos modelos se dispone una base porta fusiblediseada para operar como seccionador en vaco o bajo carga, maniobrandosimultneamente los fusibles de las distintas fases.

Los cartuchos fusiblestambin pueden mejorarse aplicndole tcnicasde enfriamiento o rapidez de fusin, para la mejor proteccin de los diferentestipos de circuitos que puede haber en una instalacin, por lo cual y dentro deuna misma intensidad, atendiendo a la rapidez de fusin, los cartuchos fusiblesse clasifican segn la tabla.

Tipos De Cartuchos Fusibles.

Tipo Segn norma UNE

Fusibles rpidos gF -gl, gI, F, FN, Instanfus

Fusibles lentos gT T, FT, Tardofus

Fusibles de acompaamiento aM A, FA, Contanfus

Si llamamos Ifa la intensidad a la cual ha de fundir un fusible, los trestipos antes mencionados, se diferencian en la intensidad que ha deatravesarlos para que fundan en un segundo.

Los fusibles lentosfunden en un segundo para I = 5 If

Los fusibles rpidosfunden en un segundo para I = 2,5 If

Los de acompaamientofunden en un segundo para I = 8 If

Los fusibles de acompaamiento(aM) se fabrican especialmente parala proteccin de motores, debido a que aguanten sin fundirse las puntas deintensidad que estos absorben en el arranque. Su nombre proviene de que han


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de ir acompaados de otros elementos de proteccin, como son generalmentelos rels trmicos. Cada cartucho fusible tiene en realidad unas curvas defusin, que pueden diferir algo de las definiciones anteriores, dadas por losfabricantes. En la figura, vemos algunos tipos de cartuchos fusibles, as comounas curvas de fusin orientativas, de los tres tipos existentes.

Los fusibles lentos (gT):son los menos utilizados, emplendose parala proteccin de redes areas de distribucin generalmente, debido a loscortocircuitos momentneos que los rboles o el viento pueden hacer entre losconductores.

Los fusibles rpidos (gF): se emplean para la proteccin de redes dedistribucin con cables aislados y para los circuitos de alumbrado

generalmente.

Los fusibles de acompaamiento (aM):como ya hemos dicho, son untipo especial de cortacircuitos, diseado para la proteccin de motoreselctricos.


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1.4.3. ESPECIFICACIONES DE CUCHILLAS Y FUSIBLES.Capacidad Interruptivaen Amperes (AIC)

Una especificacin de fusible que establece el nivel decorriente de falla que puede interrumpir. En unaaplicacin, un fusible debe poder sostener la corrientede cortocircuito potencial mayor de la aplicacin.

Especificaciones deAmperes

Una especificacin de la capacidad de transportarcorriente continua de un fusible.

Arco El efecto generado cuando la corriente elctricapuentea el espacio de aire entre dos conductores queno estn en contacto.

Distancia deInterrupcin

El punto en el cual se extingue el arco.

Interruptores deCircuito

Dispositivos elctricos de seguridad. Cuando lacorriente que pasa a travs de dicho dispositivo rebasa

un cierto amperaje, el interruptor dispara, abriendo elcircuito.

Tiempo de Interrupcin El tiempo que un fusible requiere para fundirse. Estelapso de tiempo est inversamente relacionado al nivelde sobre corriente.

Fusible Limitador deCorriente

Un tipo de fusible que incorpora caractersticas odimensiones para rechazar otro fusible en la mismaespecificacin de amperes, pero con unaespecificacin de interrupcin menor.

Doble Tiro Un tipo de interruptor de seguridad que maneja dos

cargas o suministros de energa elctrica.Potencia NominalDoble

Una especificacin de interruptor de seguridad encuanto a su potencia nominal estndar y potencianominal mxima.

Elemento La parte de un fusible que se derrite para abrir elcircuito. Tpicamente, es una tira metlica delgada.

Cuchillas de Extremo Tipo de fusible de cartucho en donde las terminales separecen a cuchillas. Para su instalacin pordeslizamiento de las terminales de cuchilla en ranuras.

Corriente de Falla La corriente que puede fluir en cualquier parte de uncircuito bajo condiciones anormales especficas.

Frula Otro nombre de las cuchillas de extremo.

Fusible Un dispositivo elctrico de seguridad. Cuando lacorriente que pasa a travs de dicho dispositivo rebasaun cierto amperaje, el elemento se funde, abriendo elcircuito.

Fundible Que puede fundirse o derretirse por aplicacin decalor. Un interruptor de seguridad fundible utiliza unfusible.

Interruptores deSeguridad para Un interruptor de seguridad utilizado primariamentepara aplicaciones residenciales o comerciales ligeras.


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Servicio General

Interruptores deSeguridad paraServicio Pesado

Un interruptor de seguridad utilizado primariamentepara aplicaciones comerciales e industriales.

CuchillasDesconectadoras El contacto mvil articulado en un interruptor deseguridad que cierra y abre realmente el circuito. Sunombre se debe a su forma.

Cdigo ElctricoNacional

Abreviado NEC. Regulaciones que rigen laconstruccin e instalacin de alambrado elctrico ycomponentes.

NEMA Abreviatura de Asociacin Nacional de Fabricantes deProductos Elctricos. Una organizacin de fabricantesde productos elctricos.

No Fundible Que no puede fundirse ni derretirse por aplicacin de

calor. Un interruptor de seguridad no fundible no utilizafusible.

Fusible Sin Retardo Un tipo de fusible utilizado en aplicaciones en lascuales no ocurren corrientes irruptivas altas. Estdiseado para fundirse lo ms rpidamente posible.

Sobrecarga (o Sobrecorriente)

Una condicin en la cual la corriente rebasa la carganormal.

Polo Se refiere al nmero de alambres que el interruptor deseguridad desconecta de una vez.

Interruptores deSeguridad

Un dispositivo para abrir y cerrar un circuito.

Acometida El punto en el cual la energa elctrica ingresa a unedificio.

Cortocircuito Una falla elctrica creada cuando dos conductoresexpuestos entran en contacto.

Tiro Sencillo Un tipo de interruptor de seguridad que maneja unacarga.

Neutro Slido Abreviado N/S. Una barra metlica slida montada enel gabinete del interruptor de seguridad, diseada para

aceptar conductores neutrales entrantes y salientes.No fluye corriente por ella.

Fusible de AccinRetardada

Un tipo de fusible diseado primariamente para suutilizacin en circuitos que contienen cargas de motor.Tiene un elemento de accin retardada para evitar quese funda bajo corrientes irruptivas altas.

UnderwritersLaboratory

Abreviado UL. Un laboratorio independiente queprueba los equipos para determinar si cumplen conciertos estndares de seguridad cuando se empleanapropiadamente.

Tensin Nominal Una especificacin de fusible para la tensin quepuede manejar. La tensin nominal de un fusible debe


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ser por lo menos igual a la tensin del circuito. Puedeser mayor que la tensin del circuito, pero nuncamenor

1.5. APARTARRAYOS.

1.5.1. NATURALEZA DE LAS SOBRETENSIONES Y SUS EFECTOS ENLOS SISTEMAS ELCTRICOS DE POTENCIA.

SOBETENSIONES DE TIPO EXTERNO.- Descargar atmosfricas.

CLASIFICACIN DE LAS DESCARGAS.Los rayos pueden ser clasificados de acuerdo a las cargas producidas ya la naturaleza del sistema de lderes que realizan la conexin de la descargacon tierra.

DESCARGA NEGATIVA NUBE-TIERRA, CON LDER POSITIVOASCENDENTE.

Estas descargas son las ms frecuentes (70 a 90% de casos). En estetipo de descarga, un lder negativo de nube a tierra es emitido. El campoelctrico en un objeto en tierra se refuerza por consiguiente suficientemente por

el acercamiento de la carga negativa para provocar la creacin de un "lder -ascendente" positivo conocido como un "lder de captura". Este lderascendente se mueve en la direccin del lder que viene de la nube. Cuandoellos se interceptan, esto da lugar a la descarga del rayo principal.

DESCARGA NEGATIVA NUBE-TIERRA, SIN UN LDER ASCENDENTEPOSITIVO.

Este tipo de descarga es idntica al tipo precedente. Sin embargo lascondiciones del campo elctrico en tierra no permiten el desarrollo de un lderascendente. Por lo tanto se realiza una conexin directa con tierra.

DESCARGA POSITIVA NUBE-TIERRA.Este tipo de descarga es poco comprendida, aunque parecera queraramente da lugar a un lder ascendente en este caso. El rayo, como en elcaso anterior, hace contacto directo con la tierra.

DESCARGA POSITIVA TIERRA NUBE.Este tipo de rayo corresponde a esos casos donde el campo elctrico en

la tierra creado por la nube es lo suficientemente intenso para que un ldertierra-a-nube se desarrolle. Este es generalmente el caso donde existen altasestructuras terrestres (varias decenas de metros). Este tipo de rayo es tambinfrecuente en regiones montaosas. En todos los casos registrados, este tipo de

lder es positivo.


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MODOS DE PROPAGACIN DE LAS SOBRETENSIONES.Modo comn o asimtrico:

Perturbaciones entre un conductor activo y la tierra (fase-tierra o neutro-tierra), con riesgo de perforacin dielctrica.

Modo diferencial o simtrico:Perturbaciones entre conductores activos, (fase-fase o fase-neutro),especialmente peligrosas para los equipos informticos.

PROBLEMAS CAUSADOS POR LAS SOBRETENSIONES.

Mal funcionamiento:

Aunque no hay dao fsico, los niveles lgicos o analgicos del sistemason alterados, causando: prdida de datos, datos y software corrupto, cadasde las redes inexplicables, bloqueos, etc. El sistema puede ser reseteado yentonces funcionar normalmente.

Degradacin: Esto es algo ms serio. Tiempos de exposicin ms largos asobre tensiones transitorios de bajo nivel, desconocidos para el usuario,degradarn los componentes electrnicos y la circuitera reduciendo la vida tildel equipo e incrementando la probabilidad de fallas.

Dao: Sobre tensiones transitorias grandes pueden causar dao a loscomponentes, tarjetas electrnicas e interfases de Entrada / Salida. Sobretensiones transitorias severas pueden manifestarse a travs de quemadurasexteriores en las tarjetas, sin embargo, el dao ordinario es menosespectacular.


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Repercusiones elctricas:Cada impacto de rayo en el pararrayos genera otrosproblemas elctricos indirectos, que repercuten normalmente en destruccin decomponentes electrnicos o riesgo de incendio, en el epicentro del impacto delrayo y sus alrededores; su radio de accin puede ir ms all de los 1500metros del impacto.

El pararrayos genera perturbaciones electromagnticas no deseadas.Efectivamente el contacto del rayo en la punta de acero del pararrayos, generaun pulso electromagntico que se distribuye radialmente por el aire y al mismoinstante genera una diferencia de potencial en la toma de tierra, de valoressuperiores a los 15 kV en algunos casos con riesgos de chispas elctricas(para una descarga de 50 KA). Esta radiacin, se transforma en sobretensiones, inducciones, acoplamientos y otros fenmenos transitorios en laslneas de transporte de energa, datos, comunicacin etc., que se repiten encada descarga. Durante la revolucin tecnolgica aparecieron componenteselectrnicos que en lo posible, minimizan estos fenmenos de sobre tensin y

los derivan a tierra, existen descargas de rayos de 4 KA a 300 KA, la proteccininterna supone un coste suplementario muy caro en relacin a la eficacia delequipo y su nivel de proteccin.

Las compaas de seguros, anualmente, tienen que indemnizar a susnumerosos clientes por causa de los fenmenos de la cada del rayo y susefectos colaterales; en todo el mundo las indemnizaciones se cifran en millonesde euros cada ao.

Gif: Eduardo Pardo.

El potencial y la cantidad de descargas de rayos son aleatorios en todoel planeta, pero cada vez, se aprecia un incremento debido a los diferentescambios climticos. Las solares son alguna de las causantes del aumento de lasaturacin de la carga en la atmsfera.


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Durante las tormentas solares nuestro planeta est golpeadoimplacablemente por radiaciones ultravioletas, rayos X y torrentes de partculascargadas, lo cual distorsiona el campo magntico e induce poderosascorrientes elctricas a la atmsfera que se transforman en tormentas elctricas,se espera una mxima actividad solar para el ao 2012.

Autor: ngel RodrguezEn funcin de la intensidad de descarga del rayo las tomas de tierra no

llegan a adsorber la totalidad de la energa potencial descargada en menos de1 segundo, generando retornos elctricos por la toma de tierra al interior de lainstalacin elctrica. Este fenmeno puede generar tensiones de paso y sobretensiones transitorias peligrosas para las instalaciones en general y altaradiacin de energa.

EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CADA DE UN RAYO.

Los rayos son seales elctricas de alta frecuencia, gran potencial y altacorriente, por ello, son causa de interferencias en sistemas electrnicos. Porello, para dirigir a tierra las descargas atmosfricas se requiere de las tcnicaspara seales en altas frecuencias.

A la frecuencia debida a la descarga del rayo, la impedancia de un cablede cobre usado en las puestas a tierra (de unos 1.64 uH/m) presenta uncarcter predominantemente inductivo. En conductores de ms de 10 metros laimpedancia que representan es muy elevada, lo cual impide la conduccin de

la corriente. Como los rayos se reflejan como cualquier onda de alta frecuencia,es bsico que la impedancia a tierra sea baja para la descarga, ya que todaslas partes del sistema conectadas a tierra, elevarn y bajarn su potencial conrespecto de tierra al tiempo de la descarga.

EFECTOS PRODUCIDOS POR LA CADA DIRECTA DE UN RAYO.

Los efectos directos de un rayo son la destruccin fsica causada por elimpacto de los que pueden resultar incendios. Cuando un impacto directogolpea una instalacin donde hay materiales combustibles, pueden estar


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expuestos al rayo, al canal del rayo o al efecto de calentamiento del rayo,producindose importantes incendios.

Cuando cae un rayo en una instalacin siempre buscar el camino atierra de ms baja impedancia y por l circular hasta tierra. Si el conductor

tiene algn equipo elctrico conectado a un equipo y es atravesado por esacorriente, muy probablemente ser destruido. Si bien la cada directa del rayoes la ms devastadora, tambin es la ms improbable.

EFECTOS SECUNDARIOS PRODUCIDOS POR LA CADA DE UN RAYO.

Los efectos secundarios de un impacto de rayo directo o cercano a unainstalacin incluyen:

LA CARGA ELECTROSTTICA.

La clula de tormenta induce una carga esttica en cualquier estructurainmersa en la tormenta. Esta carga esttica estar relacionada con la carga dela clula de la tormenta. Por esto se inducir una diferencia de potencial en laestructura o conductor respecto a tierra que ser un posible causante deinterferencias. Como consecuencia de la carga electrosttica se producen losarcos secundarios que es una de las interferencias ms frecuentes.

LOS PULSOS ELECTROMAGNTICOS.

Los pulsos electromagnticos, son el resultado de los camposelectromagnticos transitorios que se forman por el flujo de corriente, a travsdel canal de descarga del rayo. Despus de que se establece el canal dedescarga del rayo entre la nube y la tierra, llega a formarse un camino tanconductivo como un conductor elctrico. La corriente de neutralizacincomienza a fluir rpidamente y produce un campo magntico en relacin a la

misma. Ya que estas corrientes de descarga crecen rpidamente y alcanzancorrientes pico de cientos de miles de amperios, los pulsos magnticos queellos crean pueden ser muy significativos. El voltaje inducido resultante (EMP)dentro de cualquier grupo donde existen varios cables que correnparalelamente, puede tambin ser muy significativo.

LOS PULSOS ELECTROSTTICOS.

Los transitorios atmosfricos o pulsos electrostticos, son el resultado

directo de la variacin del campo electrosttico que acompaa a una tormentaelctrica. Cualquier conductor suspendido sobre la superficie de la tierra, est


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inmerso dentro de un campo electrosttico y ser cargado con un potencial enrelacin a su altura, sobre la superficie de la tierra. Por ejemplo, una lnea dedistribucin o telefnica area, a una altura promedio de 10 metros sobre latierra, en un campo electrosttico medio, durante una tormenta elctrica, secargar con un potencial de entre 100 kV y 300 kV con respecto a la tierra.

LAS CORRIENTES DE TIERRA.

La corriente transitoria de tierra es el resultado directo del proceso deneutralizacin que sigue a un impacto de rayo. El proceso de neutralizacin, esconsumado por el movimiento de la carga a lo largo o cerca de la superficie dela tierra, desde el punto donde se induce la carga, hasta el punto donde terminael rayo. Cualquier conductor enterrado o cercano a esa carga, proveer uncamino ms conductivo desde el punto donde se inicia, al punto donde termina

el rayo. Esto induce un voltaje en relacin con la carga, que se maneja en esosconductores, lo cual otra vez est relacionado con la cercana a donde el rayoimpact. A esta tensin inducida se le llama "corriente transitoria de tierra" yaparece en alambres conductores, tuberas y otras formas de conductores.Aunque el proceso de descarga es muy rpido (20 microsegundos) y la relacinde crecimiento al pico es tan pequea como 50 nano segundos, la tensininducida ser muy alta. La terminacin de un rayo de retorno en la tierra puedecausar los efectos siguientes:

- Puede causar arqueos a travs de la tierra a tuberas de gasadyacentes, cables o sistemas de tierra.

- La corriente de sobre carga, puede correr por la tierra paralelo al sistemade tierras electrnico existente, lo cual originar una distribucin deelevacin de potencial de tierra no uniforme en el sistema de tierra.

-

EL SOBRE TENSIN TRANSITORIA.Se produce como consecuencia de los anteriores y pueden causar

graves daos en los equipos o sistemas si no estn convenientementeprotegidos. La carga electrosttica (y consecuentes arcos secundarios) es loms comn.

Como ejemplo tenemos la carga electrosttica y los pulsoselectromagnticos que inducen altos voltajes transitorios en cualquiera de losconductores elctricos que se encuentren dentro del rea de influencia de esostransitorios. Estos transitorios causarn arqueos entre alambres o cablesconductores y entre tuberas y tierra. Los arcos o chispas de corrienteelectrosttica en un punto vulnerable, pueden iniciar incendios o explosiones.Adems estas sobre tensiones pueden llegar por los conductores hacia losequipos o sistemas que estn dentro del rea de influencia causando fallos yaveras en los mismos si estos no estn protegidos contra las sobre tensiones.

Debemos tener en cuenta que en un radio de unos 15 km desde elpunto de impacto de un rayo, las instalaciones electrnicas pueden ser

perturbadas y en ocasiones destruidas.


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LAS FORMAS EN QUE SE ACOPLAN LAS INTERFERENCIAS PRODUCIDASPOR EL RAYO SON:

Acoplamiento resistivo:al caer un rayo sobre una construccin o sobrela tierra, se produce una elevacin del potencial elctrico que afecta a las

tuberas y a los cables enterrados y viajan a travs de ellas hasta penetrar enlas edificaciones. Especial riesgo corren, como es de suponer, los cables ytuberas areas. As, un rayo es capaz de inducir corriente de 15 KA y 5kV encables subterrneos, y de 3 KA y 6 kV en cables areos.

Acoplamiento inductivo:Las enormes corrientes del rayo al caer a tierramediante descargadores establecen un camino que genera un campoelectromagntico que induce a otros conductores, de fuerza principalmente porque no estn apantallados, tensiones destructivas de varios KV.

Acoplamiento capacitivo:Debido a la naturaleza de alta frecuencia de los

rayos se acopla capacitivamente entre arrollamientos de Alta a Baja tensin(transformadores). Provocando fallas en las fuentes de equipos electrnicosque son ms sensibles y dbiles.

Los efectos secundarios no siempre son fcilmente identificados como lacausa o el mecanismo del rayo. La proteccin convencional o proteccinprimaria no influir ni reducir ninguno de los efectos secundarios, sin embargosi que aumenta el riesgo de un evento. Las puntas pararrayos o terminalesareos atraen el rayo y fortalecen una terminacin del impacto muy cerca de lazona de influencia, causando interferencias con los equipos existentes.

Adems, la tendencia hacia la microelectrnica, trae como consecuenciaque los sistemas electrnicos sean ms sensibles a los fenmenos transitorios,por ejemplo, transitorios de menos de 3 V pico o niveles de energa ms bajosque 10-7Joules, pueden daar o "confundir" esos sistemas y sus componentes.

- Viento solar.

En forma genrica, se denomina viento solaral flujo de partculas (ensu mayora protones de alta energa, de alrededor de 500 kV) emitidos por laatmsfera de una estrella.

La composicin elemental del viento solar en el Sistema Solar esidntica a la de la corona del Sol: un 73% de hidrgeno y un 25% de helio, conalgunas trazas de impurezas. Las partculas se encuentran completamenteionizadas, formando un plasma muy poco denso. En las cercanas de la Tierra,la velocidad del viento solar vara entre 200 y 889 Km/s, siendo el promedio deunos 450 Km/s. El Sol pierde aproximadamente 800 Kg. De materia porsegundo en forma de viento solar.

Dado que el viento solar es plasma, extiende consigo el campomagntico solar. A una distancia de 160 millones de Km. La rotacin solarbarre al viento solar en forma de espiral, arrastrando sus lneas de campo

magntico, pero ms all de esa distancia el viento solar se dirige hacia elexterior sin mayor influencia directa del Sol. Las explosiones desusadamente


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energticas de viento solar causadas por manchas solares y otros fenmenosatmosfricos del Sol se denominan "tormentas solares" y pueden someter a lassondas espaciales y los satlites a fuertes dosis de radiacin. Las partculas deviento solar que son atrapadas en el campo magntico terrestre muestrantendencia a agruparse en los cinturones de Van Allen y pueden provocar las

Auroras boreales y las Auroras australes cuando chocan con la atmsferaterrestre cerca de los polos geogrficos. Otros planetas que tienen camposmagnticos similares a los de la Tierra tambin tienen sus propias auroras.

El viento solar forma una "burbuja" en el medio interestelar (hidrgeno yhelio gaseosos en el espacio intergalctico). El punto en el que la fuerzaejercida por el viento solar no es suficientemente importante como paradesplazar el medio interestelar se conoce como helio pausa y se considera quees el "borde" ms exterior del sistema solar. La distancia hasta la helio pausano es conocida con precisin y probablemente depende de la velocidad delviento solar y de la densidad local del medio interestelar, pero se sabe que est

mucho ms all de la rbita de Plutn.

Redes elctricas. Una tormenta magntica puede producir diferencias detensin entre transformadores de alta tensin conectados a la misma tensinde referencia (tierra). Entonces una 8 corriente elctrica inducida fluye entre losmismos a lo largo de las lneas conectando a ambos.

Los transformadores pueden llegar eventualmente a saturarse yentonces aparecen alteraciones a las frecuencias de 50 o 60 Hz, ocasionandoun mal funcionamiento de reguladores en elementos de proteccin de losconsumidores. Adems, se reduce la capacidad de transmisin del sistema,cae la tensin de las lneas, se pueden producir fallas y eventualmente unapagn total. En el peor caso puede suceder tambin un recalentamiento eincendio de los transformadores de alta tensin por una corriente muy elevadarespecto al rango de operacin diseado para los mismos.

SOBRETENSIONES DE TIPO INTERNO.- Maniobra (cierre o apertura de interruptores de potencia).- Corto circuito (entre fases, de fase a neutro, entre fase y tierra).

LOS PRINCIPALES EFECTOS EN LOS SISTEMAS ELCTRICOS DEPOTENCIA SON:

Todo equipo conectado a la red elctrica, telefnica o de datos estexpuesto a los efectos de las sobre tensiones.

Las sobre tensiones transitorias se caracterizan por ser picos de tensinmuy elevados de corta duracin y con un crecimiento muy rpido, por lo que losequipos de proteccin habituales (fusibles, magneto trmicos y diferenciales)no estn preparados para detectarlos y reaccionar frente a ellos.


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CAUSAS PRINCIPALES.- Descargas atmosfricas directas y lejanas.- Parsitos o interferencias.- Maniobras de conmutacin de las compaas de distribucin deelectricidad y de los usuarios de las redes elctricas.

DAOS PRODUCIDOS POR LAS SOBRE TENSIONES.- Daos materiales: destruccin de los equipos de telefona, alarma,deteccin de incendios, componentes electrnicos, electrodomsticos,emisores de televisin y otros equipos sensibles- Envejecimiento prematuro de los equipos.- Inoperatividad temporal de los sistemas informticos y decomunicacin.- Perforacin de instalaciones elctricas.- Prdidas econmicas importantes.

Todo un conjunto de normativas (UNE 21.185, UNE 21.186, CEI 1024 yRBT) contemplan la instalacin de protectores contra sobretensiones paradisponer de un sistema de proteccin integral eficaz.

As mismo, la Ley de Prevencin de Riesgos LaboralesRD 1215/1997especifica: "Los equipos de trabajo que puedan ser alcanzados por los rayosdurante su utilizacin debern estar protegidos contra sus efectos pordispositivos o medida adecuadas".

La presencia de la tecnologa en nuestra vida cotidiana y en nuestroslugares de trabajo hace imprescindible una proteccin adecuada contra lessobretensiones elctricas.


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1.5.2. DEFINICIN Y OPERACIN DE APARTARRAYOS.

APARTARRAYOS. Son dispositivos formados por una serie deelementos resistivos que limitan la amplitud de las sobre tensiones originadaspor: descargas atmosfricas, operacin de interruptores o desbalanceo de

sistemas.

CUERNOS DE ARQUEO.Son los apartarrayos mas primitivos y pueden estar formados por un solo

explosor o por varios de estos conectados en serie, estos conectados por un alado al circuito vivo que se va a proteger y por el otro lado a la red de tierras.

APARTARRAYOS AUTOVALVULARES.Son los apartarrayos llamados convencionales, estn formados por una

serie de resistencias no lineales de carburo de silicio, prcticamente sin

inductancia, presentadas como pequeos cilindros de material prensado. Lasresistencias se conectan en serie con un conjunto de explosores intercaladosentre los cilindros.


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APARTARRAYOS DE XIDOS METLICOS.Estn constituidos por varias piezas de resistencia no lineal, de xido de

zinc, de menor tamao de los autovalvulares, apilados en una columna huecade porcelana, sin entrehierros, en la parte superior de la porcelana tienen unaplaca relevadora de presin, que en caso de sobre presin, se rompe y permite

escapar los gases hacia arriba sin producir mayores daos.

OPERACIN.Inicialmente o en condiciones de operacin normales, los apartarrayos

actan como un aislador, pero cuando la tensin nominal del sistema elctricoal que pertenecen aumenta estos se convierten en conductores de la energaelctrica.

Libera las sobretensiones internas y externas como los son: descargasatmosfricas y viento solar para las externas y sobre tensiones de tipo internas

tales como las ocasionadas por maniobra, falla a tierra y falla entre fases.

DEBEN DE TENER LAS SIGUIENTES FUNCIONES:- Comportarse como un aislador mientras la tensin no exceda lo

establecido.- Convertirse en conductor al alcanzar la tensin el valor indicado.- Conducir a tierra la onda de corriente producida por la onda de

sobretensin.- No deben operar en sobre tensiones temporales de baja frecuencia.- Debe desaparecer la corriente al eliminarse la sobre tensin.

VENTAJAS DE LOS APARTARRAYOS DE XIDOS CONTRA LOSAUTOVALVULARES.

- No cuentan con entrehierros, por tanto su proteccin es constante.- No permiten el flujo de corriente posterior, causada por una sobretensin.- Soportan mayor cantidad de rayos y operaciones de interruptores.- El volumen de las partes activas se reduce respecto al tipo convencional,lo que los hace ms compactos.- Menor riesgo de explotar.


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1.5.2.1. NIVEL BSICO AL IMPULSO MANIOBRA.

OPERACIN DE MANIOBRA:1. Energizacin de lneas.2. Energizacin con carga residual (recierre).

3. Energizacin de una lnea por el lado de la fuente.4. Energizacin de una lnea terminada en un transformador en vaco.5. Rechazo de carga al final de la lnea.6. Interrupcin de una lnea en vaco.7. Desconexin de un transformador en vaco.8. Desconexin de transformadores con reactores conectados en el

terciario.9. Desconexin de reactores.

Los ms importantes de desconexin que dan lugar a transitorios desobretensiones son los siguientes:

TIPO DE MANIOBRA:1. Falla terminal.2. Falla kilomtrica (ocurre a una distancia aproximada de 1 Km. Con

respecto a la fuente.3. Cierre de dos sistemas fuera de fase.4. Desconexin de pequeas corrientes inductivas (transformador en

vaco).5. Interrupcin de corrientes capacitivas (bancos de capacitores lneas

de transmisin y cables de potencia en vaco.

En el caso de la desconexin de transformadores, como la capacitanciae inductancia de los mismos son parmetros geomtricos (dependen de susdimensiones), entonces se pueden relacionar con sus caractersticas dediseo, es decir, su potencia y tensin nominal.

1.5.2.2. NIVEL BSICO AL IMPULSO DE DESCARGAS.MECANISMO DEL RAYO.

Las manifestaciones fsicas de la descarga han sido observadas desdetiempos antiguos, pero la comprensin del rayo es relativamente reciente.

Franklin llevo a cabo experimentos en rayos, de 1744 a 1750, pero la mayorparte del conocimiento ha sido obtenida el los pasados 50 aos. El incentivoreal para estudiar la descarga viene cuando las lneas de transmisin elctricastienen que ser protegidas contra rayos. Los mtodos incluyen mediciones de:

1. Corriente del rayo.2. Campos magnticos.3. Tensiones.4. El uso de fotografa de alta velocidad.

Fundamentalmente el rayo es una manifestacin de una chispa muygrande. Se han desarrollado diversas teoras para explicar la acumulacin de

electrones en las nubes.


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Sin embargo se pueden encontrar que estas teoras difieren unas deotras. En una nube activas las partculas mas grandes usualmente poseencarga negativa y las ms pequeas carga positiva.

De esta manera las base de un rayo generalmente tiene carga negativay la parte superior es positiva as toda la nube es elctricamente neutra.

Tambin existen diferentes centros de carga en una misma nube.Tpicamente el centro de carga negativo puede ser localizado en algn lugarentre los 500 y los 1000 metros a partir del suelo. La descarga del rayo a tierrausualmente se inicia con una insercin en el centro de carga negativo.

A simple vista la descarga del rayo aparece como una descargaluminosa y tambin se pueden observar ramas de intensidad variable lascuales terminan a la mitad del aire, mientras el canal principal luminosocontina en zig - zag a tierra. Tcnicas de fotografa de alta velocidad revelasque la mayor parte de las descargas son seguidas por la repeticin de mltiplesrayos los cuales viajan a lo largo del camino establecido por el primer rayo.

Estos ltimos usualmente no son ramificados y su camino es altamenteiluminado.

DESCARGAS ATMOSFRICAS EN LNEAS DE TRANSMISIN.Desde el punto de vista del diseo de los sistemas elctricos de potencia

es de inters el conocimiento de cuantos rayos inciden o caen en cierta zonageogrfica, esto permite determinar la actividad atmosfrica en formaregionalizada y establecer diferencias en los criterios de diseo.

La forma de medir las descargas atmosfricas es:1. concepto de nivel cero-nico y concepto de densidad de rayos a

tierra.Este representa el nmero promedio de das con tormenta anual en un

sitio. Este concepto se estableca en la dcada de los 20s para analizar elefecto de las descargas atmosfricas sobre los sistemas de transmisin y semide por la observacin de las estaciones meteorolgicas, determinando losdas con tormenta.

El nivel ceraunico se indica por un valor que representa el nmeropromedio de das con tormenta anual en un lugar especfico. En una zonageogrfica en un lugar del pas. El punto o lugares que tienen un mismo nivel

ceraunico se unen formando lo que se conoce como un mapa isoceraunico elque es usado para diseo en los sistemas elctricos. Los niveles ceraunicos seestablecen con promedio de 11 aos (un ciclo solar) la razn de esto es que eneste lapso de tiempo se cubren todas las posibles variaciones estacionales enuna regin.

LA FORMA DE ONDA Y SU EFECTO SOBRE LOS SISTEMAS ELCTRICOS.El efecto de la corriente del rayo presenta una onda unidireccional y que

se desplaza en escalas de tiempo del orden de micro segundos (s) semanifiesta en forma mas directa sobre las lneas de transmisin por ser estas la

que ocupan mayor territorio geogrfico y posar en zonas de diferentescondiciones meteorolgicas.


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Las ondas inductivas del rayo se conocen como ondas viajeras y sedesplazan por los conductores de fase hacia el resto del equipo produciendoesfuerzos dielctricos debidos a las sobre tensiones. Es estudio de losesfuerzos dielctricos en los aislamientos y la forma de proteger los equipos einstalaciones y se conoce como coordinacin de aislamiento.

Para determinar el efecto de las corrientes del rayo sobre las lneas detransmisin, primero se evala con el nmero de descargas sobre la propialnea en funcin del nmero de rayos o nivel ceraunico de las lneas.

DESCARGAS A LAS TORRES (ESTRUCTURAS).Las descargas atmosfricas se pueden inducir tambin directamente en

las torres o estructuras ya que estas se comportan como electrodos por serpuntos salientes sobre el nivel del suelo de manera que la corriente del rayoproduce una elevacin de tensin de la punta de la torre al suelo.

La impedancia caracterstica de la torre depende de la geometra de lamisma (altura, dimetro, silueta) y se ha calculado en forma experimental

usando modelos a escala.

1.5.2.3. DISTANCIA DE NO FLAMEO.

AISLAMIENTOS EXTERNOS: Comprende superficies aislantes externas de losaparatos y el medio ambiente que los rodea. La rigidez dielctrica delaislamiento externo depende de las condiciones ambientales.

AISLAMIENTO INTERNO: Es aquella parte del aislamiento de los equipos queno estn directamente expuestos al medio ambiente.

AISLAMIENTO AUTORECUPERABLE: Es aquel aislamiento que recuperatotalmente sus propiedades aislantes despus de una carga disruptiva causadapor la aplicacin de una tensin de prueba; este tipo de aislamientogeneralmente, aunque no necesariamente es un aislamiento interno.

AISLAMIENTO NO AUTORECUOERABLE: Es aquel aislamiento que pierdesus propiedades aislantes o que no se recupera totalmente de una descargadisruptiva causada por la aplicacin de una tensin de prueba; este tipo deaislamiento en general, aunque no necesariamente es un aislamiento externo.

DESCARGA DISRUPTIVA: Se emplea este trmino para designar un grupo defenmenos asociados con la falla de aislamiento por el efecto del campoelctrico que implica una alta cada de tensin y paso de corriente. Estetrmino se aplica a aislamientos lquidos, slidos y gaseosos y a suscombinaciones.

TENSIN DE AGUANTE: Es una tensin especificada que al aplicarse alobjeto de prueba no debe ocasionar descarga disruptiva.

TENSIN DE FLAMEO: Es la tensin especificada de prueba para la cual

todas las aplicaciones deben causar arqueo o flameo.


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TENSIN DE AGUANTE AL IMPULSO CONVENSIONAL: Es el valor cresta deuna funcin de prueba al impulso para el cual el aislamiento no debe de sufrirninguna descarga disruptiva cuando se somete a un nmero dado de estosimpulsos bajo condiciones previamente especificadas.

TENSIN CRTICA DE FLAMEO: Es la tensin para la existe la probabilidaddel 50% de producir flameo. Este trmino se relaciona principalmente contensiones de impulso.

TENSIN MXIMA DE DISEO DEL EQUIPO: Es el valor mximo entre fasespara el cual esta diseado el equipo con relacin a su aislamiento, as comopara otras caractersticas que se refieren a esa tensin en las normar relativasal equipo.

TENSIN DE AGUANTE AL IMPULSO CONVENSIONAL: Es el valor cresta deuna tensin de prueba al impulso ya sea por maniobra o por rayo para el cual el

aislamiento bajo condiciones especficas muestra una probabilidad de aguanteigual a una probabilidad de referencia especfica.

PROCESO DE FLAMEO EN AISLADORES.Los problemas de contaminacin en aisladores elctricos ocurren

cuando el medio que los rodea contienen diversas sustancias especialessalinas e industriales. Estas sustancias se depositan sobre los aisladorescreando una capa que en condiciones secas no causan mayor problemas sinembargo, ante la presencia de humedad, niebla, lluvia ligera, roco, se reducenlas caractersticas dielctricas lo que puede ocasionar la falla del sistemas.

PROCESO DE FLAMEO EN AISLADORES CONTAMINADOS.El flameo en condiciones de contaminacin es un fenmeno dinmico

que se presenta en varias etapas:

1. Sobre la superficie del aislador se deposita una capa de partculascontaminantes, la formacin de esta depende del tamao y lacomposicin de dicha sustancia, del acabado superficial y del perfildel aislador, por lo que la capa no es homognea.

2. Se presenta un proceso de humectacin de la capa contaminantedebido a niebla o lluvia ligera.

3. Cuando la capa contaminante esta hmeda empieza a circular unacorriente sobre este, cuya magnitud depende de la conductividad delcontaminante hmedo.

4. La circulacin de corriente genera disipacin de calor por efectoJoule lo cual se manifiesta por la evaporacin de la humedad.

5. Se forman zonas o bandas secas de alta resistencia dielctrica en lazona donde hubo mayor evaporacin. La distribucin del campoelctrico aplicado se desplaza y concentra en los extremos de lasbandas secas, causando elevados gradientes de potencial.

6. Se generan descargas en las bandas secas debido al esfuerzoelctrico concentrado en las mismas; estas descargas implicas picos

de corriente que pueden provocar la formacin de otras bandassecas.


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7. Cuando las descargas llegan a encadenarse se presenta la falla defase a tierra, causando la salida de la lnea.

DISTANCIAS ELCTRICAS DE NO FALAMEO EN AIRE.

Aislamiento de fase a tierra. Se refiere al aislamiento de una fasecualquiera con relacin a los puntos conectados a tierra y esta caracterizadopor una tensin relacionada con una distancia a tierra que se verifica pormedios ms o menos convencionales.

Aislamiento de fase a fase. Este aislamiento debe garantizar uncomportamiento dielctrico que relacione la tensin con la distancia en aire ysin considerar ningn elemento a tierra en tres los conductores.

CRITERIOS PARA LA DETERMINACION PARA LAS DISTANCIASDIELECTRICAS EN AIRE.

Las distancias en aire de fase a tierra y de fase a fase deben garantizarestadsticamente una probabilidad de flameo tal que resulte baja desde elpunto de vista de los criterios de diseo adoptados. Esto conduce alestablecimiento de distancias mnimas de no flameo las cuales se determinanprincipalmente para impulsos por rayo y para impulsos de maniobra,dependiendo del nivel de aislamiento.

DIMENSIONAMIENTO DIELCTRICO EN SUBESTACIONES ELCTRICAS.En el caso de subestaciones elctricas se han llegado a identificar tres

tipos principales de distancias en aire, a travs de una serie de investigacionespara llegar a establecer las distancias de diseo ms convenientes de fase atierra y de fase a fase, las cuales son las siguientes:

- Distancia entre conductores.- Distancia de aislamiento entre conductores y aparatos.- Distancia entre conductores y aparatos.

El primer tipo de distancia se localiza entre las fases de los conductoresde llegada o salida de la subestacin y en las barras de la misma, el segundotipo incluye la distancia en aire entre conductor y elemento de desconexin y eltercer tipo considera las distancias en aire entre polos del interrupcin, entre

polos de transformador de corriente, etc.Las configuraciones ms importantes de acuerdo a las distancias de

diseo son:- Punta Punta.- Punta Plomo.- Conductor Estructura.

DISTANCIA DE DISEO.Se entienden como tales a las distancias entre centros de fases de las

subestaciones, a las distancias mnimas de no flameo de fase a tierra y a lasdistintas mnimas de seguridad.


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Las distancias mnimas de fase a tierra y de fase a fase para mas de1000 metros sobre el nivel del mar se deben afectar por 1.25 % porcada 100metros de exceso.

DISTANCIAS ENTRE CENTROS DE FASES.Estas se calculan para dos casos:a) Subestaciones con barras y/o conectores rgidos. En este tipo de

subestaciones la distancia entre centros de fases se obtiene a partir delas distancias dielctricas, tomando en consideracin el dimetro de lasbarras y conexiones.

b) subestaciones con barras flexibles (cables). Deben ser consideradospara este dimensionamiento las condiciones atmosfricas del lugar de lainstalacin como son cargas por viento, temperatura ambiente (mximay mnima), el nivel ssmico de la zona; a manera de recomendacin.

DISTANCIAS DE SEGURIDAD.Adems las distancias dielctricas de fase a tierra y de fase a fase se

recomiendan la adopcin de sistemas de seguridad para la operacin ymantenimiento de una subestacin, por lo que se recomienda tomar algunasconsideraciones generales:

a) Las partes de alto potencial se deben colocar fuera del alcancepersonal usando distancias en las zonas de trabajo y zonas decirculacin suficientemente grandes como para evitar contactoselctricos.

b) Las partes con potencias se deben hacer inaccesibles por medio deluso de barreras de proteccin para aislar el equipo fsicamente y laspartes energizadas de la instalacin. Estas barreras no deben tener unaaltura menor de 1.20 metros.

1.5.2.4. COORDINACIN DE AISLAMIENTO.Durante mucho tiempo, las distancias disruptivas en los pararrayos de

carburo de silicio han sido la mejor manera de derivar todo tipo desobretensiones en los sistemas elctricos. Durante las dos o tres ltimasdcadas, sin embargo, estos dispositivos, de comportamiento bastante

impredecible, han dado paso a los pararrayos basados en varistores de xidode zinc (ZnO).Estos pararrayos constituyen la proteccin principal de los sistemas de

aislamiento actuales. Gracias al buen control de las propiedades de susresistencias de pelcula de xido metlico (MO), la proteccin de estospararrayos es mucho mejor que la obtenida con las tecnologas anteriores.

Los pararrayos basados en resistencias tienen que enfrentarse consobretensiones que pueden ser considerables y que tienen su origen enacontecimientos de gran importancia, como las descargas del rayo o lascorrientes transitorias de maniobra.

El trabajo del pararrayos consiste en desviar a tierra estos impulsos

instantneos de corriente, de modo que los costosos equipos no sufran daos.


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Tambin se ha de prestar atencin a la ubicacin del pararrayos. Lospuntos de reflexin de la red son importantes, ya que las sobretensiones decorriente pueden reflejarse y con ello adquirir mayor poder destructor.

Otro factor crtico es la pendiente de la onda. Las ondas con pendientepronunciada se reflejan ms fcilmente y, dado que el pararrayos slo puede

controlarlas cuando se producen en sus proximidades, limitan la longitudefectivamente protegida en las lneas.

Actualmente estn surgiendo nuevos enfoques para la coordinacin delaislamiento, en los cuales el pararrayos se combina con los diversos equipospara crear nuevas configuraciones de diseo. Entre estas soluciones estn elaislamiento con polmeros flexibles y modernas resistencias de MO [1, 2]. Unaaplicacin tpica, que proporciona una proteccin eficaz de lneas, combina unpararrayos y un aislador suspendido, como es el caso de la familia deproductos PEXLINK de ABB [3].

Ya se han propuesto aplicaciones similares para otros equipos, por

ejemplo, los seccionadores [4], los transformadores [5] y los interruptoresautomticos. Estos sistemas ofrecen nuevas posibilidades econmicas para lossistemas de Media y Alta Tensin.

Coordinacin del aislamiento En un sentido amplio, la coordinacin delaislamiento comprende todas las medidas tomadas para evitar los daoscausados por las sobretensiones que aparecen en un sistema elctrico. As losubraya la definicin de coordinacin de aislamiento dada por CEI: lacorrelacin entre el aislamiento de los equipos y las caractersticas de losdispositivos protectores, de modo que el aislamiento quede protegido contra lassobretensiones.

En este contexto, los pararrayos constituyen tradicionalmente la primeralnea de defensa. Los pararrayos de xidos metlicos (MO) poseen excelentescaractersticas de proteccin, como muestra el ejemplo de la figura. Lacaracterstica corriente-tensin, altamente

Subestaciones Eléctricas Gil

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