Coordinaciondeaislamiento 150719213200 Lva1 App6891

7/25/2019 Coordinaciondeaislamiento 150719213200 Lva1 App6891

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TCNICAS DE ALTA TENSIN

DEDICATORIA

A Dios:

Por darme la oportunidad de vivir y por estar conmigo en cada paso que doy,

por iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino a aquellas personas

que han sido mi soporte y compaa durante todo periodo de estudio.

A mi mamita Olga:

Por dedicarse a mi familia por completo, por amarme, estar conmigo en todo

momento brindndome sus conse!os.

A mi papito David:

Por haber educado en mi la perseverancia y constancia, aquellos valores que

los tengo muy presentes en la vida diaria. Por ensearme que con esfuer"o ydedicaci#n puedo conseguirlo todo.

A mis familiares y amigos por apoyarme y estar conmigo de manera

incondicional.

$uchas gracias a todos por ayudarme en mi formaci#n personal y acad%mica.

INGENIERIA ELECTRICA - UNSA Pgina 1


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NDICE

&. '()*OD+'-(...........................................................................................

/. O012)'3O4...................................................................................................5

. O(2P)O4 064'O4...............................................................................5

7. OO*D'(A'-( D2 A'48A$'2()O..........................................................&&

7.& A4P2)O4 $64 '$PO*)A()24 PA*A 28 D'429O D2 *2D24

28)*'A4 D2 A8)A )2(4'-( 24 OO*D'(A'-( D2 A'48A$'2()O4

&5

7./ P*O2D'$'2()O PA*A 8A OO*D'(A'-( D2 8O4

A'48A$'2()O4..............................................................................................&;

7./.& )2(4'O(24 *2P*242()A)'3A4................................................&;

7././ 4O0*2)2(4'-( )2$PO*A*'A *2P*242()A)'3A..................&*'A *2P*242()A)'3A............/?

7. )2(4'O(24 4OPO*)ADA4 D2 OO*D'(A'-(............................//

7..& 4O0*2)2(4'O(24 )2$PO*A*'A4.........................................../

7../ 4O0*2)2(4'O(24 D2 $A('O0*A............................................/

5. $)ODO4 D2 OO*D'(A'-( D2 A'48A$'2()O D............................/

5.& $)ODO O(32('O(A8................................................................./

5./ $)ODO 24)AD@4)'O....................................................................../5

5. $)ODO 24)AD@4)'O 4'$P8'>'ADO.........................................../;

. OO*D'(A'-( D2 A'48A$'2()O 2( +(A 8@(2A D2 )*A(4$'4'-(

BBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB./2 7??, &=


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normali"adas. 2l 0'8 puede ser 0'8 estadstico o 0'8 convencional. 2l 0'8

estadstico es solamente aplicable a aislamientos autorecuperables

mientras que el 0'8 convencional es aplicable a aislamientos no

autorecuperables. 8os 0'8 son universalmente establecidos a condiciones

en seco: 2n la norma '2 ??;&, el 0'8 es conocido como la tensi#n de

aguante al impulso de rayo.

2l 0'8 estadstico es el valor de cresta de un impulso de rayo para el cual el

aislamiento tiene un die" I&?J por ciento de probabilidad de fallar

Iresultando en un flashoverJ.

2l 0'8 convencional es el valor de cresta de un impulso de rayo estndar

para el cual el aislamiento no falla cuando est su!eto a un nGmero

especfico de aplicaciones ba!o condiciones especficas.

2l 048 es el nivel de aislamiento eFpresado en t%rminos del valor de cresta

de un impulso de maniobra normali"ado. Al igual que el 0'8 el 048 puede

ser estadstico o convencional. 2n la norma '2 ??;&, el 048 es llamado

la tensi#n de aguante al impulso de maniobra y la definici#n es la misma.

c) TENSIN SOSTENIDA A BAJA FRECUENCIA

2s el valor efica" Ir.m.sJ de la tensi#n que se puede aplicar a un aislador en

condiciones especificadas, sin causarle flameo o perforaci#n sostenida en

hGmedo y tensi#n sostenida en roci#.

d) TENSIN DE PERFORACIN A BAJA FRECUENCIA

2s el valor efica" Ir.m.sJ de la tensi#n aplicada a un aislador, ba!o

condiciones especficas que originan descarga disruptiva a trav%s de

cualquier parte del aislador.

) TENSIN DE FLAMEO AL IMPULSO



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8a tensi#n de flameo al impulso de un aislador es el valor de cresta de la

onda de impulso, que ba!o condiciones especificas produce flameo a trav%s

del medio circundante.

!) TENSIN CRITICA DE FLAMEO AL IMPULSO

2s el valor de cresta de la onda de impulso, que ba!o condiciones

especificas produce flameo a trav%s del medio circundante en el 5?M de las

aplicaciones.

2n esta definici#n conviene aclarar que se deben aplicar ondas positivas y

negativas en el aire para el caso de tensiones inferiores de /? N3, siendo

las ondas positivas las criticas.

") TENSIN AL IMPULSO #NO DISRUPTIVA)

8a tensi#n al impulso es el valor de cresta, de la onda de impulso que ba!o

condiciones especificas debe resistir un aislador, sin que en este se

produ"ca flameo o perforaci#n en el mismo.

$) IMPULSO DE RA%O NORMALI&ADO

2s una forma de onda de referencia, que est en funci#n al tiempo que

alcan"a el valor mFimo Itiempo de frenteJ y al tiempo en el que alcan"a el

valor medio Itiempo de colaJ. 4egGn la norma americana es de &.57? s,

mientras la norma 2uropea indica &./5? s.

') DISTANCIA DE FU(A

8a distancia de fuga de un aislador, es la suma de las distancias ms cortas

medidas a lo largo de las superficies aislantes entre las partes conductoras

Ilongitud del contorno del aisladorJ.

) DISTANCIA DE FLAMEO EN SECO

8a distancia de flameo en seco, de un aislador es la distancia ms corta

medida a trav%s del medio circundante entre las partes conductoras. 2n

caso de eFistir partes metlicas conductoras intermedias, la distancia de

fuga en seco es la suma de las distancias parciales medidas segGn se



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indica en la definici#n de distancia de fuga. 8as pruebas ms comGnmente

reali"adas a aisladores pueden agruparse en tres categoras: pruebas

prototipo, pruebas de flameo y pruebas de rutina. 8as pruebas prototipo por

lo general se hacen para probar la calidad del producto de los fabricantes,

las pruebas de flameo normalmente se hacen para hacer correcciones al

diseo y las pruebas de rutina se hacen a todos los aisladores cuyos

prototipos han sido aceptados.

*) DISTANCIAS DIEL+CTRICAS

8as lneas de transmisi#n en su gran mayora son del tipo a%reo, por lo que

el medio aislante que utili"an son las distancias diel%ctricas en el aire.

2stas distancias dependen del )> y del 0'8 para tensiones menores a ??

N3. Para tensiones mayores a ?? N3 depende de la tensi#n critica de

flameo por maniobra I)>$J y del nivel bsico de impulso por maniobra

I(0'$J.

Para una probabilidad de falla del &?M, la relaci#n entre )> y el 0'8 est

dado por:

0'8 Q I&R&.SJ )>.

S Q Desviaci#n standard. Por rayo Q M Por maniobra Q M 0'8 Q ?,=& )> (0'$ Q ?,=// )>$

,) IMPULSO DE RA%O NORMALI&ADO

2s una forma de onda de referencia, que est en funci#n al tiempo que

alcan"a el valor mFimo Itiempo de frenteJ y al tiempo en el que alcan"a el

valor medio Itiempo de colaJ. 4egGn la norma americana es de &.57? s,

mientras la norma 2uropea indica &./5? s.

+na onda de impulso de tensi#n queda definida por los siguientes

parmetros:

)iempo de frente.

)iempo de cola.



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3alor pico.

Polaridad.

>igura &, sobretensi#n tipo rayo

8as sobretensiones estn caracteri"adas por una magnitud, un tiempo de

duraci#n y una probabilidad de ocurrencia.

4oportabilidad es la propiedad que tienen los aislantes de soportar una

descarga disruptiva. Para la coordinaci#n de la aislaci#n se considera tres

niveles, los cuales estn clasificados en funci#n a su 0'8 en:

(ivel 4uperior.C Kue consiste en el aislamiento interno no

recuperable de los equipos el%ctricos: )ransformador, 'nterruptor,

ables, 4eccionadores, etc. (ivel $edio o de 4eguridad.C >ormado por el aislamiento eFterno

autorecuperable de los diferentes equipos: aisladores, bushings o

boquillas, distancia diel%ctricas de aire, etc.

(ivel 'nferior o de Protecci#n.C onstituido por los equipos de

protecci#n contra sobretensiones: 2Fplosor Iuerpos de arqueoJ y de

pararrayos.



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Para que eFista una buena coordinaci#n de la aislaci#n se

recomienda que los intervalos entre los niveles de aislaci#n deban

ser: 2ntre nivel 4uperior y medio de /5M. 2ntre (ivel medio e inferior puede ser suficiente con &5M, pero

debido a que los pararrayos pueden ser instalados a una distancia

algo mayor a lo requerido por los aparatos a proteger, las

sobretensiones que llegan a estos pueden ser algo superiores a los

niveles de protecci#n de estos equipos, por lo que tambi%n es

conveniente fi!ar una diferencia de /5M.

>igura nT/, disposici#n de los equipos el%ctricos y sus niveles de tensi#n

-. COORDINACIN DE AISLAMIENTO.

8a coordinaci#n de los aislamientos, es la selecci#n de un con!unto de

tensiones mnimas normali"adas que caracteri"an el aislamiento de los

distintos equipamientos que componen los sistemas el%ctricos, a fin de que

puedan soportar las solicitaciones diel%ctricas a las cuales estarn sometidos

tanto en servicio normal, como ante solicitaciones diel%ctricas transitorias que

se puedan presentar en el sistema.

2sta coordinaci#n de aislamiento incluye adems la determinaci#n de la

distancia en aire mnimas necesarias, y se reali"a en base a una estimaci#n de

las sobretensiones esperables, calculadas ya sea en forma analtica #

mediante simulaciones con modelos de los eventos a los cuales estar

sometida la red el%ctrica, teni%ndose en cuenta la presencia y caractersticas

de los dispositivos de protecci#n.



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on el ob!etivo de reali"ar una #ptima selecci#n de los aislamientos, como as

tambi%n de los dispositivos de protecci#n contra sobretensiones, se requiere un

conocimiento riguroso de:

ules son las sobretensiones que se pueden originar en el sistema, y

sus principales parmetros: formas de onda, amplitud, distribuci#n

estadstica, etc. 8as caractersticas de los distintos tipos de aislamientos y su capacidad

de soportar las solicitaciones diel%ctricas. 8os dispositivos de protecci#n que es posible seleccionar e instalar. 2l coste de las distintas opciones o estrategias.

2Fiste numerosa documentaci#n publicada sobre el tema de coordinaci#n de

aislamiento, y tanto la omisi#n 2lectrot%cnica 'nternacional I'2, U'nternational

2lectrotechnical ommissionVJ, como el 'nstituto de 'ngenieros 2lectricistas y

2lectr#nicos de +4A I'222, U)he 'nstitute of 2lectrical and 2lectronic

2nginnersVJ poseen normas y guas # procedimientos de aplicaci#n I*efs. W&C

XJ, con recomendaciones y requisitos mnimos que se deben cumplir.

8o redactado en este documento es de aplicaci#n para sistemas de &75, /75 y

55? Y3 de tensi#n mFima de operaci#n, y se basa principalmente en las

normas y guas de la '2, y documentos y traba!os t%cnicos publicados por la

'*2.

2s imposible sin embargo omitir los numerosos documentos t%cnicos, guas y

normas de la '222, por lo que tambi%n son citados cuando sea relevante.

Poseen normas y guas # procedimientos de aplicaci#n, con recomendaciones

y requisitos mnimos que se deben cumplir.

8o redactado en este documento es de aplicaci#n para sistemas de &75, /75 y

55? Y3 de tensi#n mFima de operaci#n, y se basa principalmente en las

normas y guas de la '2, y documentos y traba!os t%cnicos publicados por la

'*2.

2s imposible sin embargo omitir los numerosos documentos t%cnicos, guas y

normas de la '222, por lo que tambi%n son citados cuando sea relevante.



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2n los sistemas de potencia es muy comGn observar sobretensiones que

afectan a estos, debido a la eFistencia de estas perturbaciones se deben tomar

ciertas medidas que tenga como principal funci#n disminuir y evitar las fallas

que puedan ser generadas por estas sobretensiones ya sean atmosf%ricas o

internas.

2stas medidas se conocen como coordinaci#n de aislamiento. As mismo

eFisten dispositivos muy empleados para combatir estas sobretensiones,

conocidos como descargadores o pararrayos, los cuales tienen la funci#n de

enviar, derivar o descargar a tierra de forma rpida e inofensiva las

sobretensiones que ponen en peligro al aislamiento del sistema.

8os pararrayos ms comunes son cat#dicos, de eFpulsi#n y de auto vlvula,

siendo este ultimo el ms usado en la actualidad por poseer una caracterstica

de resistencia no lineal, de manera que su valor #hmico cambiase con el valor

de la tensi#n imperante entre el conductor y el dispositivo de protecci#n.

2ntre los principales tipos de aislamientos se tienen los autorrestaurablesH para

los cuales son capaces de mantener sus propiedades diel%ctricas luego de sereFpuestos ante una descarga disruptiva, por otro lado se encuentran los

aislamientos no autorrestaurablesH estos por el contrario no pueden recuperar

sus propiedades diel%ctricas ante una descarga disruptiva.

2n los aislamientos autorrestaurables es posible obtener informaci#n con datos

estadsticos y los de tipo no autorrestaurables que son caractersticos de

aislamientos internos en equipos, por ello no se ven afectados por descargas

de tipo atmosf%ricos.

Para la coordinaci#n de aislamiento eFisten ciertas eFigencias, las cuales se

mencionan a continuaci#n:

aJ Deben garanti"ar que el asilamiento soporte todo tipo de solicitaciones

Diel%ctricas.bJ Debe tener una derivaci#n a tierra para las sobretensiones de manera

rpida e inofensiva.



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cJ aranti"ar que las rupturas diel%ctricas ocurran entre el aislamiento

eFterno y no en el interno.dJ )ratar que las fallas sucedan en sitios del sistema donde causen menor

dao.

8os aislamientos deben ser sometidos a ensayos que puedan garanti"ar

que el aislamiento se encuentre en buenas condiciones y poder conocer su

rigide" diel%ctrica.

2n la actualidad se dice que los m%todos modernos se basan en el

comportamiento estadstico de las sobretensiones, a las que se haba

denominado como esfuer"o, y a la capacidad del aislamiento de soportar

sus solicitaciones, que se llamo rigide". 8a probabilidad de falla de que elaislamiento se vea afectado por una sobretensi#n es el resultado de que el

esfuer"o sea mayor que la rigide".

2l m%todo convencional para reali"ar las pruebas trata de eFponer en forma

muy sencilla como es posible determinar la sobretensi#n mFima que se

puede presentar en el sistema y se selecciona un cierto margen de

seguridad, de manera que el aislamiento pueda soportar un esfuer"o

mFimo. Dada la naturale"a probabilstica de las magnitudes involucradas

Iesfuer"o y rigide"J, no se tiene seguridad si el aislamiento seleccionado,

con su respectivo margen, va a soportar la verdadera sobretensi#n mFima

que se puede presentar en el sistema.

2l aislamiento del sistema no debera fundamentarse Gnicamente en las

sobretensiones, ya que estas pueden ser reducidas a su mnima eFpresi#n,

con la ayuda de dispositivos de protecci#n, como pararrayos, as como el

proceso de controlar las fuentes que la producen.

Para culminar con este tema se puede decir que la coordinaci#n de

aislamiento comprende la selecci#n de la rigide" diel%ctrica de los equipos y

su aplicaci#n en relaci#n con las tensiones que puedan aparecer en el

sistema donde se van a utili"ar dichos equipos, tomando en cuenta las

caractersticas de los equipos de protecci#n disponibles para as obtener un

nivel de probabilidad de daos a los equipos y de continuidad de servicioaceptable, desde el punto de vista operacional y econ#mico.



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-.1 ASPECTOS MS IMPORTANTES PARA EL DISEO DE REDES

EL+CTRICAS DE ALTA TENSIN ES COORDINACIN DE AISLAMIENTOS

Debido a que uno de los aspectos ms importantes para el diseo de redes

el%ctricas de alta tensi#n es coordinaci#n de aislamientos, el correctodimensionamiento de una red el%ctrica respecto a la coordinaci#n del

aislamiento radica en:

&.C Asegurar la continuidad del suministro de energa el%ctrica que en cierta

forma es una medida de la calidad del servicio, la cual se determina por la

duraci#n y frecuencia de las interrupciones por falla de funcionamiento del

sistema y sus componentes. +na de las fallas ms comunes es la ruptura

diel%ctrica de los aislamientos de aparatos e instalaciones que integran la

red el%ctrica.

/.Considerar el aumento de tensiones nominales de operaci#n del sistema

el%ctrico, fundamentando en ra"ones t%cnicoCecon#micas de utili"aci#n

#ptima de materiales y espacio, ante el crecimiento ininterrumpido de la

demanda y el necesario transporte de elevados bloques de potencia.

4e observa que en el problema de la coordinaci#n de los aislamientosconcluyen tres aspectos:

Determinar las solicitaciones diel%ctricas a que cada aparato o instalaci#n

del sistema estar sometido durante su vida Gtil en servicio, tomando

debidamente en cuenta los dispositivos especiales de protecci#n que

pudieran modificarlas.

'nvestigan el comportamiento de los aisladores que integran el sistemafrente a las solicitaciones diel%ctricas que debern soportar, teniendo en

cuenta las condiciones ambientales o de servicio particulares que pudieran

presentarse y que influyen sobre dicho comportamiento.

Definir, en base al conocimiento de las solicitaciones y de las caractersticas

de los aislamientos, los niveles de aislaci#n adecuados para estos Gltimos,

a!ustndose al criterio t%cnicoCecon#mico impuesto por el grado de

confiabilidad requerido y el riego de falla aceptable.



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2l conocimiento de las caractersticas tensi#nCtiempo de los aislamientos de

los distintos aparatos que integran una instalaci#n en alta tensi#n, es

necesaria para poder evaluar el comportamiento de la instalaci#n en

con!unto frente a los diferentes tipos de solicitaciones el%ctricas a que est

sometida. 2l caso ms simple es aquel en que dos aparatos estn

conectados en paralelo a un punto de la instalaci#n donde aparecen las

solicitaciones el%ctricas que se anali"an, de modo que ambos reciben

simultneamente igual solicitaci#n.

Parecera que siendo las tensiones normales de servicio solicitaciones

diel%ctricas de menor magnitud que las sobretensiones, han de ser estas

Gltimas, los factores predominantes a considerar para el diseo de losaislamientos. 4in embargo, las sobretensiones solo se presentan

ocasionalmente y son de muy corta duraci#n, resultando as que en la

mayora de los casos, lo ms conveniente es adoptar medidas especiales

para controlarlas y reducirlas de modo que no actGen directamente sobre

los aislamientos principales, mientras que estos Gltimos se dimensionan

fundamentalmente en base a las tensiones normales de servicio, que son

las solicitaciones realmente inevitables y que estn presente durante toda lavida Gtil del aislamiento.

Dentro de esta filosofa general de diseo, una evaluaci#n t%cnicoC

econ#mica ser siempre la que defina el dimensionamiento final. 8a

implementaci#n de los medios t%cnicos, que se adoptan para controlar o

reducir las sobretensiones, debern ocasionar un gasto inferior al ahorro

que sobre el diseo del aislamiento principal posibilita la correspondiente

reducci#n de las solicitaciones.

-.2 PROCEDIMIENTO PARA LA COORDINACIN DE LOS AISLAMIENTOS.

2Fisten normas y guas de aplicaci#n o procedimientos

normali"ados por organismos internacionales I'2, '222J para la selecci#n

de los niveles de aislamiento de los sistemas el%ctricos I*efs. W/C7XJ, en



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donde se establecen los valores normali"ados de las tensiones mFimas

admisibles del equipamiento, y las recomendaciones para su selecci#n.

2n este punto se describe brevemente el m%todo establecido por la '2

??;&C& y

??;&C/.

2l procedimiento para la coordinaci#n de los aislamientos consiste en seguir

cuatro pasos principales, que empie"an por determinar las sobretensiones

esperables en el sistema a anali"ar IUtensiones representativasVJ, y terminan

con la selecci#n de los niveles de aislamiento normali"ados requeridos.

2stos pasos se pueden enumerar de la siguiente manera:

a. Determinaci#n de las tensiones representativas I+rpJ.

b. Determinaci#n de la tensi#n soportada de coordinaci#n I+cLJ.

c. Determinaci#n de la tensi#n soportada especificada I+rLJ.

d. 4elecci#n del nivel de aislamiento normali"ado.

-.2.1 TENSIONES REPRESENTATIVAS

8as tensiones representativas son aquellas que se supone representan a

todas las tensiones que se pueden originar en el sistema de manera que, si

se reali"a la coordinaci#n de los aislamientos en base a estas tensiones,

entonces el sistema estar protegido para todas las sobretensiones

esperables.

8a determinaci#n de las tensiones # sobretensiones representativas se

reali"a generalmente en base a clculos # procedimientos simplificados, #

estudios detallados del sistema, reali"ados con herramientas destinadas a

tal fin ya sea, por e!emplo, anal#gicas como el UAnali"ador de )ransitorios

en *edes I)(A, por su nombre en ingl%sJ, # digitales como el 2$)P

IU2lectro$agnetic )ransient ProgramVJ # el A)P IUAlternative )ransient

ProgramVJ.



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Para la determinaci#n de las sobretensiones representativas, se deben

tener en cuenta los niveles de protecci#n proporcionados por los

dispositivos de protecci#n instalados Igeneralmente descargadores de

OZnJ, y que la tensi#n de operaci#n es igual a la mFima del sistema.

2n general es suficiente considerar dos tipos de sobretensiones

representativas, segGn cual sea la tensi#n mFima del sistema I+mFJ:

Para instalaciones del *ango ' I&Y3 [ +mF [ /75Y3J el

procedimiento se basa en las sobretensiones temporales y de origen

atmosf%rico. Para instalaciones del *ango '' I+mF \ /75Y3J el procedimiento se

basa en las sobretensiones de maniobra I# de frente lentoJ y de

origen atmosf%rico.

-.2.2 SOBRETENSIN TEMPORARIA REPRESENTATIVA.

2s la sobretensi#n de mayor amplitud efica" asumida o calculada entre las

sobretensiones de este tipo, y cuya forma de onda est% representada con la

onda estandari"ada de tensi#n de & minuto de duraci#n a frecuencia

industrial.

2n el sistema del *ango ', se considera normalmente que la mFima

sobretensi#n temporaria es la que ocurre en las fases sanas durante un

cortocircuito monofsico.

2n el caso de los sistema del *ango '', se puede originar sobretensiones

aGn mayores ante un recha"o de carga, en especial cuando la lnea es de

gran longitud, por lo que la sobretensi#n representativa ser la obtenida

entonces en este evento.

2n sistemas del *ango '', la coordinaci#n de aislamiento se basa en

tensiones soportadas a impulsos del tipo rayo y de maniobra, por lo que en

los equipos de este rango no suele especificarse la sobretensi#n temporaria

soportada. 2n este caso, la )abla 3 Ique es copia de la incluida en la norma

'2 ??;&C/, *ef. W/XJ, establece los factores de conversi#n a aplicar para

obtener la tensi#n soportada a impulsos de maniobra equivalente a unasobretensi#n temporaria determinada.



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)abla 3. >actores de conversi#n de ensayo para el *ango '', para convertir

las tensiones soportadas a frecuencia industrial de corta duraci#n

especificadas en tensiones soportadas a impulso del tipo demaniobra.

-.2.3 SOBRETENSIN DE MANIOBRA REPRESENTATIVA.

2s la sobretensi#n de mayor amplitud asumida o calculada entre las

sobretensiones de este tipo, y cuya forma de onda est% representada con la

onda estandari"ada de impulso de maniobra, de forma de onda /5?/5??]s

Iaunque las sobretensiones de maniobra son en general oscilatoriasJ.

4u amplitud mFima puede ser un valor asumido, o un con!unto de valorescaracteri"ados por una distribuci#n estadstica.

eneralmente la sobretensi#n de maniobra representativa es la originada

por la energi"aci#n o reCenergi"aci#n en el caso de lneas. 2n

transformadores y reactores deber anali"arse las sobretensiones debidas

al corte de corriente.

Para el caso de una distribuci#n estadstica de valores, se toma como valor

representativo a aquel que s#lo tiene una probabilidad del /M de ser

superado I+e/J, # el nivel de protecci#n del descargador a impulsos de

maniobra, el que sea mayor.

2s de destacar que, si bien para sistemas del *ango ', la

coordinaci#n de aislamiento se basa en tensiones soportadas a impulsos

tipo rayo y temporarias de frecuencia industrial, por lo que normalmente no



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se especifica en el equipamiento de este rango la tensi#n soportada del

tipo de maniobra. 2n este caso entonces, )abla 3' Ique es copia de la

)abla 5./ de la '2 ??;&C/, *ef. W/XJ, establece los factores de

conversi#n necesarios.

Tab,a VI. Fac/0 d c04'5 d a60 7aa , Ra"0 I8 7aa

c04/' ,a /'0 070/ada a '97:,0 /'70 9a'0ba

7c'!'cada /'0 070/ada a '97:,0 /'70 a60 6 a

!c:c'a 'd:/'a, d c0/a d:ac'5

-.2.- S OBR E T E N S I N A T M O S F + R IC A R E PR ESE N T A T I VA .

Para el caso de lneas a%reas, ya se ha visto que las descargas

atmosf%ricas las afecta de varias formas, es decir, la amplitud y forma de

onda de las sobretensiones depende de si el rayo impacta directamente

en el conductor de fase, # se produce un contorneo inverso, # cae a tierra

cerca de la lnea.8as sobretensiones inducidas por rayos que impactan a tierra cerca de la

lnea producen sobretensiones de amplitud no mayor a 7?? Y3, y son de

importancia en sistemas de [ Y3.

A medida que aumenta la tensi#n del sistema, tambi%n aumenta su

aislamiento, y por lo tanto los contorneos inversos son poco frecuentes en

lneas de ^ 5?? Y3.



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2n lo que respecta a la coordinaci#n de aislamiento en las subestaciones,

se asume que hay descargadores instalados en bornes de los equipos

principales, especialmente en los transformadores de potencia.4in

embargo, su nivel de protecci#n a los elementos depende de varios

factores, como la distancia al elemento a proteger, la amplitud y forma de

onda de la corriente por el descargador, el coneFionado del descargador,

etc.

eneralmente se considera que la peor sobretensi#n de origen atmosf%rico

que puede arribar a una subestaci#n, es la originada por un contorneo

inverso de la cadena de aisladores, a una cierta distancia sobre alguna de

las lneas conectadas a la subestaci#n.

Para determinar la forma de onda a la entrada de la subestaci#n, es

necesario adoptar algGn m%todo para el clculo de la atenuaci#n y

distorsi#n de la onda en su trayecto hacia la subestaci#n, principalmente

debido a efecto corona.+n punto importantes es la cantidad de lneas

a%reas conectadas, cuyo nGmero puede variar en funci#n de necesidades

de operaci#n del sistema. 2sto influye de dos formas en las caractersticas

de la onda de tensi#n I# corrienteJ que ingresa a la subestaci#n:

4i la subestaci#n posee varias lneas a%reas, la onda de corriente

que se propaga por una de ellas se dividir al llegar a la subestaci#n,

en funci#n del nGmero de lneas conectadas, y s#lo una parte

ingresar a la subestaci#n, por lo que la sobretensi#n ser menor

que si s#lo hubiera una lnea conectada.

2n contrapartida, cuanto ms lneas est%n conectadas, mayor ser la

probabilidad de ingreso de rayos por las mismas.

2s importante entonces reali"ar el estudio con diferentes configuraciones de

la subestaci#n, y determinar la peor situaci#n.

2n la *ef. W/X se describe un m%todo para calcular la sobretensi#n del

tipo atmosf%rica representativa en un equipo protegido con descargadores.



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-.3 TENSIONES SOPORTADAS DE COORDINACIN

2sta tensi#n es de un valor superior a la representativa de igual tipo, por un

factor Nc que tiene en cuenta la incertidumbre tanto en la determinaci#n del

valor mFimo de la tensi#n representativa, como en la determinaci#n Ipor

ensayosJ de la tensi#n soportada por el equipamiento.

4e distinguen dos m%todos para calcularla: el determinista y el estadstico. 2n

el proceso de coordinaci#n de los aislamientos del sistema, puede utili"arse

alguno de ellos, o una combinaci#n de ambos m%todos.

8a aplicaci#n de uno u otro m%todo depender de la informaci#n disponible

tanto sobre los aislamientos del sistema, como de las tensiones representativas

de las solicitaciones diel%ctricas a las que estarn eFpuestos.

2l m%todo estadstico se puede aplicar cuando es posible obtener la funci#n de

densidad de probabilidad de las sobretensiones representativas y tambi%n de

los aislamientos. 2s el m%todo que se aplica generalmente en el caso de

aislamientos autorregenerables.

Para aislamientos no autorregenerables no es posible obtener con ensayo la

distribuci#n estadstica de tensiones soportadas, por lo que se considera una

metodologa determinista.

-.3.1 SOBRETENSIONES TEMPORARIAS

Para este tipo de sobretensiones se adopta un criterio determinista y se

considera que la tensi#n soportada de coordinaci#n es igual a la representativa,

es decir, se adopta Nc Q&.

-.3.2 SOBRETENSIONES DE MANIOBRA

2n este caso el procedimiento puede reali"arse con un m%todo determinista

o estadstico.



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;. M+TODOS DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO DEcoordinaci#n de

;.1 M+TODO CONVENCIONAL

2st basado en la determinaci#n de la mFima sobretensi#n impuesta al

aislamiento y la mnima soportabilidad del aislamiento.

8os rangos de mnima soportabilidad y mFima sobretensi#n son un poco

arbitrarios ya que no se puede seguir una regla estricta validar los limites

inferior y superior de la soportabilidad de la aislaci#n y de los valores de

sobretensi#n que son variables aleatorias.

>igura nT, 8os rangos de mnima soportabilidad y mFima sobretensi#n.

2l m%todo implica obtener la mFima tensi#n representativa y la mnima

tensi#n soportada por el aislamiento, separados ambos valores por un

margen de seguridad que deber tener en cuenta la incertidumbre en

la determinaci#n de ambas tensiones. 2ste margen est representado por

el factor Ncd



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Para equipos protegidos por descargadores, se adopta como mFimo valor

de la tensi#n representativa al dado por el nivel de protecci#n del

descargador a impulso de maniobra I+psJ, para la corriente nominal del

mismo.

4in embargo el descargador puede producir una marcada asimetra

en la distribuci#n estadstica de las sobretensiones, dado que UtruncaV la

curva en los valores ms altos. 2sta asimetra es mayor cuanto menor

sea la relaci#n entre el nivel de protecci#n del descargador, y el valor

presunto de la sobretensi#n I+ps+e/J. Para tener en cuenta esto

entonces se propone una dependencia entre el factor de coordinaci#n Ncdy la relaci#n +ps+e/ la cual se muestra en la >igura I*ef. W/XJ.

>igura nT,&. >actor de coordinaci#n Ncd para equipos protegidos por

descargadores. aJ Para aislamiento faseCtierra, bJ para aislamiento entre

fases.

;.2 M+TODO ESTADSTICO

Para poder aplicar el m%todo estadstico, es necesario conocer la

distribuci#n de frecuencia de las sobretensiones, y la curva de probabilidad

de falla del aislamiento. Adems, deber adoptarse un riesgo de fallo

aceptable



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2l riesgo de fallo del aislamiento entre fase y tierra U*V, igual a la "ona

sombreada de la >igura ;, se obtiene mediante la siguiente eFpresi#n:

Donde:

fI+J Q densidad de probabilidad de las

sobretensiones PI+J Q probabilidad de que una tensi#n + produ"ca el

contorneo del aislamiento.

Actuando sobre fI+J Ilimitando las sobretensionesJ, y# PI+J Ila

soportabilidad del aislamientoJ se puede lograr un riesgo de fallo que est%

dentro de lo aceptable para el sistema.

>'+*A (T7. 23A8+A'-( D28 *'24O D2 >A88A.

2l uso de este m%todo implica el clculo del riesgo de falla basado en la

distribuci#n estadstica de las sobretensiones.

8a distribuci#n de las sobretensiones debe ser determinada por mediode los clculos te#ricos o de medidas en el sistema de la probabilidad de

fallas del aislamiento por medio de pruebas, el riesgo de falla puede

reducirse limitando las sobretensiones o incrementando la resistencia de

aislamiento. 2ste ultimo conduce a la probabilidad de falla IPJ del

aislamiento sea despla"ado a la derecha.



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2l m%todo cuantifica del riesgo de falla a trav%s de unanlisis num%rico

de naturale"a estadstica de las sobretensiones que pueden presentarse

en el sistema y de la soportabilidad el%ctrica de la aislaci#n.

4e aplica en sistemas con tensiones mayores a ?? N3, debido a que

permite disear el aislamiento de manera ms precisa, en especial del

aislamiento auto recuperable.

>igura nT7,&. 3ariaci#n del riesgo de falla con el factor de seguridad

estadstico.

;.3 M+TODO ESTADSTICO SIMPLIFICADO.

2l m%todo estadstico previamente descripto puede ser simplificado si se

asume que cada una de las curvas fI+J y PI+J puede ser definida por un

solo punto en cada una de ellas.

2n este caso la distribuci#n de sobretensiones fI+J se la identifica con el

valor de la sobretensi#n que tiene un /M de probabilidad de ser

superado I+e/J, y la de soportabilidad del aislamiento PI+J con aquella

que tiene un =?M de probabilidad de ser soportada I+cLJ, siendo entonces

el factor de coordinaci#n estadstico Ncs Q +cL +e/.



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8a correlaci#n entre el factor de coordinaci#n estadstico Ncs y el riesgo de

fallo * resulta ligeramente afectado por el valor de +e/, es decir, de la

distribuci#n de sobretensiones. 2sto es lo que se muestra en la >igura . RESUMEN DEL TEMA

C00d'ac'5 d A',a9'/0.

8a coordinaci#n de aislamiento comprende la selecci#n de la rigide"

diel%ctrica de los equipos y su aplicaci#n en relaci#n con las tensiones que

puede aparecer en el sistema donde se van a utili"ar dichos equipos,

tomando en cuenta las caractersticas de los equipos de protecci#n

disponibles, para as obtener un nivel de probabilidad de daos a los

equipos y de continuidad de servicio aceptable, desde el punto de vista

operacional y econ#mico. I'2, &==J.



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T'70 d A',a9'/0.

2l aislamiento el%ctrico se puede clasificar como:

E, a',a9'/0 ?/0 consiste en distancias en el aire a trav%s de las

superficies del aislamiento s#lido en contacto con el aire, que estn su!etas

a esfuer"os el%ctricos y a los esfuer"os de la atm#sfera. I'2, &==J.

E, a',a9'/0 '/0 consiste en las partes internas s#lidas, lquidas o

gaseosas del aislamiento del equipo, las cuales estn protegidas por las

cubiertas del equipo de los efectos de la atm#sfera. I'2, &==J.

E, a',a9'/0 a:/0c:7ab, es el aislamiento que recupera

completamente sus propiedades aislantes despu%s de una descarga

disruptiva IflameoJ causada por la aplicaci#n de una tensi#n. 2ste tipo de

aislamiento es generalmente aislamiento eFterno. I'2, &==J.

E, a',a9'/0 0 a:/0c:7ab, es lo opuesto al aislamiento

autorecuperable, es decir que pierde sus propiedades o no las recupera

completamente despu%s de una descarga disruptiva causada por la

aplicaci#n de una tensi#n. I'2, &==J.

C0!'":ac'5 d, A',a9'/0.

De acuerdo a '2 ??;&C/, las configuraciones ms comunes para un tipo

de aislamiento dado, tomando en cuenta sus bornes son:

T'!@'ca )iene en cuenta tres bornes de fase, un borne de neutro y un

borne de tierra.

Fa /'a onfiguraci#n de aislamiento trifsico en la cual no se tiene

en cuenta los bornes de dos fases y, eFcepto en casos especiales, en el

cual el borne de neutro se conecta a tierra.

E/ !a onfiguraci#n de aislamiento trifsico en el cual no se

considera un borne de fase. 2n ciertos casos, los bornes de neutro y tierra

tampoco son considerados.



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L0"'/:d'a, 2sta es una configuraci#n donde se tiene en cuenta dos

bornes de fase y uno de tierra, los bornes de fase pertenecen a la misma

fase de una red trifsica, separadas temporalmente en dos partes

independientes ba!o tensi#n. +n e!emplo de aislamiento longitudinal es el

caso del aislamiento que eFiste entre los bornes de la misma fase de un

interruptor o un seccionador en estatus normalmente abierto.

N'4, B@'c0 d A',a9'/0.

8lamado tambi%n 0'8 I0asic 'mpulse 8evelJ es el valor de cresta de la onda

de sobretensi#n por rayo Iimpulso de rayo normali"adoJ que como mFimo

puede soportar un aislante sin que se produ"ca una descarga disruptiva

atreves de un aislante.

. CONCLUSIONES

8a conclusi#n final de la coordinaci#n de aislamiento es la de determinar la

rigide" diel%ctrica mnima necesaria del equipamiento y distancias en aire

para obtener un sistema el%ctrico que sea t%cnica y econ#micamente

aceptable, sobre la base de una tasa de falla ra"onable adoptada como

criterio de diseo del sistema.

onsecuentemente, para los estudios de coordinaci#n de aislamiento es de

importancia la determinaci#n de cul es la tasa de falla aceptable, o de la

confiabilidad deseada para el sistema.

8a tarea de coordinar los aislamientos requiere del conocimiento tanto de

las solicitaciones esperables # presuntas sobre el aislamiento del

equipamiento y sobre las distancias en aire, como as tambi%n delcomportamiento de los diferentes tipos de aislamientos frente a dichas

solicitaciones, tomando en cuenta las condiciones ambientales y la

ubicaci#n de los elementos.

4i las solicitaciones calculadas # estimadas resultan superiores a las

nominales soportadas por los equipos, yo las distancias en aire necesarias

para soportarlas resultan eFcesivas, se deber reducir las sobretensiones



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por algGn m%todo adecuado, # modificar el diseo yo las especificaciones

del aislamiento de ser posible.

1.BIBLIO(RAFIA

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