DISTANCIAS MÍNIMAS EN EL AIRE YDISTANCIAS DE SEGURIDAD

1

Índice

1. INTRODUCCIÓN 4

2. DEFINICIONES 4

3. DIMENSIONAMIENTO DE DISTANCIAS MÍNIMAS ENAIRE 4

4. DISTANCIA DE SEGURIDAD 104.1. Cálculo del valor básico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.2. Determinación de la zona de seguridad . . . . . . . . . . . . . 11

4.2.1. Movimiento del personal . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2.2. Movimiento de vehículos . . . . . . . . . . . . . . . . . 134.2.3. Trabajos sobre equipos o sobre conductores . . . . . . 134.2.4. Demarcación de las zonas . . . . . . . . . . . . . . . . 15

4.3. Resumen de las distancias de seguridad . . . . . . . . . . . . . 15

5. DISTANCIAS PARA EL DIMENSIONAMIENTO DE SUB-ESTACIONES 185.1. Ancho de barras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.2. Ancho de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205.3. Altura de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235.4. Longitud de campo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Índice de �guras

1. Dimensiones medias de un operador . . . . . . . . . . . . . . . 112. Circulación de personal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123. Protección para equipos en bajo nivel . . . . . . . . . . . . . . 134. Circulación de vehículos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145. Mantenimiento de rutina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156. Trabajo utilizando maquinaria pesada . . . . . . . . . . . . . . 167. Ancho de barras-barra rígida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198. Efectos de de�exión de aisladores . . . . . . . . . . . . . . . . 209. Ancho de campo determinado por los equipos . . . . . . . . . 2110. Ancho de campo con seccionador de apertura central (fase

central centrada en el campo) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2211. Prácticas para reducir anchos de campo . . . . . . . . . . . . . 2312. Altura del barraje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2513. Altura de barras con seccionadores tipo pantógrafo . . . . . . 26

2

14. Altura de templa superior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2715. Distancias mínimas al cerco o muro . . . . . . . . . . . . . . . 27

Índice de cuadros

1. Niveles de aislamiento para el rango I (1 kV < Um ≤ 245 kV ) 62. Niveles de aislamiento para el rango II (Um > 245 kV ) . . . . 73. Correlación entre tensiones de soportabilidad al impulso at-

mosférico y distancias mínimas en el aire (Um < 300 kV ) . . . 84. Correlación entre tensiones de soportabilidad al impulso de

maniobra y distancias mínimas fase-tierra en el aire (Um <300 kV ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5. Correlación entre tensiones de soportabilidad al impulso demaniobra y distancias mínimas fase-fase en el aire (Um <300 kV ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

6. Distancias de seguridad en el aire . . . . . . . . . . . . . . . . 177. Distancias típicas entre equipos de patio . . . . . . . . . . . . 29

3

1. INTRODUCCIÓN

En este Capítulo se efectúa un análisis sobre el dimensionamiento de lasdistancias mínimas en aire que se deben mantener en subestaciones exteriores(con aislamiento en aire) para garantizar el adecuado nivel de aislamiento,teniendo en cuenta las condiciones atmosféricas prevalecientes en el sitio. Losrequerimientos de seguridad para la operación y mantenimiento de la insta-lación resultarán en distancias sustancialmente mayores, como se presenta eneste Capítulo.

2. DEFINICIONES

Distancias mínimas en el aire: todos aquellos valores que garantizanla soportabilidad dieléctrica de la subestación ante los impulsos de tensióntipo rayo, maniobra o sobretensiones a frecuencia industrial.

Distancias de seguridad: distancias mínimas que deben ser mantenidasen el aire entre partes energizadas de equipos (conductores) y tierra, o entreequipos (conductores) sobre los cuales es necesario llevar a cabo un trabajo.

3. DIMENSIONAMIENTO DE DISTANCIASMÍNIMAS EN AIRE

En las subestaciones, donde no es posible probarlas como un todo ante lasoportabilidad a los impulsos de tensión tipo rayo, maniobra o a sobretensio-nes a frecuencia industrial, es necesario asegurar la soportabilidad dieléctricaen forma adecuada mediante las distancias eléctricas entre los diferentes ele-mentos que constituyen la subestación.

La soportabilidad a tensiones de impulso tipo rayo o maniobra en con-diciones atmosféricas normalizadas debe ser igual o mayor que los valoresespeci�cados en la publicación IEC 60071-2 para las tensiones de soportabili-dad normalizadas al impulso tipo rayo o maniobra. Siguiendo este principio,las distancias mínimas en aire han sido determinadas para las diferentes con�-guraciones de electrodos. Las distancias mínimas especi�cadas en la recomen-dación IEC 60071-2 consideran una aproximación conservativa, teniendo encuenta las experiencias prácticas, la economía en la instalación de la subesta-ción y los equipos fabricados en la práctica para instalaciones que consideran

4

distancias mínimas menores a 1m.

La publicación IEC 60071-1 de�ne los niveles de aislamiento normalizadospara instalaciones eléctricas correspondientes a las tensiones máximas Um

permisibles, con combinación de dos componentes, a saber:

Las tensiones soportables asignadas de impulso atmosférico y de fre-cuencia industrial de corta duración, para equipos con Um < 300 kV ,denominado Rango I (Cuadro 1).

Las tensiones soportables de impulso atmosférico, de maniobra y de fre-cuencia industrial para equipos con Um ≥ 300 kV , denominado RangoII (Cuadro 2).

Para el dimensionamiento de las distancias mínimas en aire sólo es de-terminante aquella componente que produce el esfuerzo más fuerte para untipo dado de electrodos. En el rango Um < 300 kV , ésta es generalmentela tensión de impulso atmosférico con polaridad positiva; y en el rango deUm ≥ 300 kV , generalmente la tensión de impulso de maniobra con polaridadpositiva.

En los cuadros 3,4 y 5 se presentan los valores establecidos en la recomen-dación IEC 60071-2 (1996) para las separaciones mínimas en aire fase-tierray fase-fase para los diferentes valores de los niveles normalizados de aisla-miento al impulso tipo rayo y al impulso tipo maniobra.

El Cuadro 3 correlaciona la separación mínima en aire con la tensión desoportabilidad normalizada al impulso tipo rayo para las con�guraciones deelectrodos del tipo punta-estructura y, adicionalmente, para el rango II deltipo conductor-estructura, las cuales son aplicables para las distancias fase-tierra y fase-fase.

En el Cuadro 4 correlaciona la separación mínima en aire para distan-cias fase-tierra para las con�guraciones de electrodos del tipo conductor-estructura y del tipo punta-estructura con las tensiones de soportabilidadnormalizadas al impulso tipo de maniobra.

En el Cuadro 5 correlaciona la separación mínima en aire para distanciasfase-fase para las con�guraciones de electrodos de los tipos mencionados conla tensión de soportabilidad normalizada al impulso de maniobra.

5

Cuadro 1: Niveles de aislamiento para el rango I (1 kV < Um ≤245 kV )

Tensión Tensión soportada Tensión soportadamáxima de a potencia y frecuencia de impulso tipo rayoutilización nominal de corta duración kVUm kV kV (valor pico)

(valor r.m.s. ) (valor r.m.s)3,6 10 20

407,2 20 40

6012 28 60

7595

17,5 38 7595

24 50 95125145

36 70 145170

52 95 25072,5 140 325123 (185) 450

230 550145 (185) (450)

230 550275 650

170 (230) (550)275 650325 750

245 (275) (650)(325) (750)360 850395 950460 1050

NOTA: Si los valores entre paréntesis se consideran insu�cientes para demostrarque las tensiones de soportabilidad fase a fase se cumplen, es necesarioque resistan pruebas fase a fase.

6

Cuadro 2: Niveles de aislamiento para el rango II (Um > 245 kV )Tensión Soportar los choques de tensión de operación nominal Soportar tensiones

máxima de Aislamiento Fase - tierra Entre fases de impulsosutilización longitudinal (en comparación con eléctricos nominal

(nota 1) el valor pico deUm kV kV kV fase-tierra) kV

(valor e�caz) (valor pico) (valor pico) (valor pico)300 750 750 1,5 850

950750 850 1,5 950

1050362 850 850 1,5 950

1050850 950 1,5 1050

1175420 850 850 1,6 1050

1175950 950 1,5 1175

1300950 1050 1,5 1300

1425525 950 950 1,7 1175

1300950 1050 1,6 1300

1425950 1175 1,5 1425

1550765 1175 1300 1,7 1675

18001175 1425 1,7 1800

19501175 1550 1,6 1950

2100NOTAS:1. Valor de la componente de choque de la prueba combinada aplicable2. La introducción de Um=550 kV (en lugar de 525 kV), 800 kV (en lugar de 765 kV), de 1200 kV, un valor de tensionesestandar requeridas entre 765 kV y 1200 kV esta asociada con tres de estudio.

7

Cuadro 3: Correlación entre tensiones de soportabilidad al impulsoatmosférico y distancias mínimas en el aire (Um < 300 kV )Tensión nominal soportada al Distancia mínima 1 [mm]

impulso tipo rayo 2 [kV ] Punta-estructura3 Conductor-estructura20 6040 6060 9075 12095 160125 220145 270170 320200 380250 480325 630450 900550 1100650 1300750 1500850 1700 1600950 1900 17001050 2100 19001175 2350 22001300 2600 24001425 2850 26001550 3100 29001657 3350 31001800 3600 33001950 3900 36002100 4200 3900

8

Cuadro 4: Correlación entre tensiones de soportabilidad al im-pulso de maniobra y distancias mínimas fase-tierra en el aire(Um < 300 kV )Tensión nominal soportada al Distancia mínima fase-tierra [mm]impulso de maniobra [kV ] Conductor-estructura Punta-estructura

750 1600 1900850 1800 1900950 2200 29001050 2600 34001175 3100 41001300 3600 48001425 4200 56001550 4900 6400

Cuadro 5: Correlación entre tensiones de soportabilidad al impulsode maniobra y distancias mínimas fase-fase en el aire (Um < 300 kV )

Tensión nominal soportada al Distancia mínima fase-faseimpulso de maniobra [mm]

Fase-tierra Valor fase-fase Fase-tierra Conductor-conductor Punta-[kV ] Valor fase-tierra [kV ] paralelo conductor750 1,5 1125 2300 2600850 1,5 1275 2600 3100850 1,6 1360 2900 3400950 1,5 1425 3100 3600950 1,7 1615 3700 43001050 1,5 1575 3600 42001050 1,6 1680 3900 46001175 1,5 1763 4200 50001300 1,7 2210 6100 74001425 1,7 2423 7200 90001550 1,6 2480 7600 9400

9

Las distancias en aire aplicables en servicio se determinan de acuerdo conlas siguientes reglas, según se establece en la recomendación IEC 60071-2:

En el Rango I, las distancias en aire fase-tierra y fase-fase se determinandel Cuadro 3 para la tensión de soporte al impulso tipo rayo determinadapara la instalación, según la selección del nivel de aislamiento realizada.

Para instalaciones con tensiones en el Rango II, la distancia fase-tierraes el valor más alto de la separación determinada para la con�guración deelectrodo punta-estructura del Cuadro 1, correspondiente a la tensión desoportabilidad al impulso tipo rayo seleccionada, o del Cuadro 4, correspon-diente a la tensión de soportabilidad al impulso tipo maniobra selecciona.

Para instalaciones con tensiones en el Rango II, la distancia fase-fase esel valor más alto de la separación determinada para la con�guración de elec-trodo punta-estructura del Cuadro 1, correspondiente a la tensión de sopor-tabilidad al impuso tipo rayo seleccionada, o del Cuadro 5, correspondientea la tensión de soportabilidad al impulso tipo maniobra seleccionada.

Los valores así seleccionados son válidos para la altura que se haya con-siderado en la determinación de las tensiones de soportabilidad requeridas.

4. DISTANCIA DE SEGURIDAD

4.1. Cálculo del valor básico

El valor básico debe garantizar el espaciamiento adecuado para prevenircualquier riesgo de �ameo aún bajo las condiciones más desfavorables.

El valor básico está determinado con base en la distancia mínima en airefase-tierra establecida en la forma descrita en el numeral anterior y correspon-diente al nivel de aislamiento determinado para la instalación, incrementadaun 5% ó 10% como factor de seguridad para tener en cuenta tolerancias enla fabricación y montaje del equipo así como diferencias de un fabricante aotro.El criterio utilizado para determinar las distancias de seguridad se base enlo publicado por el Comité No. 23 de la CIGRÉ [Parizy y otros (1971)].

Se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones generales:

Distancias desde tierra: factores tales como tensión de la instalación,

10

(a) altura media (b) brazos estira-dos verticalmente

(c) brazos estirados hori-zontalmente

(d) mano alzadasobre plano de tra-bajo

Figura 1: Dimensiones medias de un operador

altura de una persona, capa de nieve donde sea aplicable, altura debases, etc.

Distancias a vehículos: altura típica de los vehículos de mantenimien-to, así como también altura de los camiones que son usados para eltransporte de equipos mayores.

Distancias a cercos, muros, etc.

La distancia de seguridad es la suma de los siguientes valores:

Un valor básico relacionado con el nivel de aislamiento, el cual deter-mina una �zona de guarda� alrededor de las partes energizadas.

Un valor que es función de movimientos del personal de mantenimientoasí domo del tipo de trabajo y la maquinaria usada. Esto determinauna �zona de seguridad� dentro de la cual queda eliminado cualquierpeligro relacionada con acercamientos eléctricos.

4.2. Determinación de la zona de seguridad

Es necesario incrementar el valor básico en una cantidad que depende dela altura del personal de mantenimiento y de la naturaleza del trabajo sobreel equipo, incluyendo los requerimientos de movimiento y acceso. Las dimen-siones medias a considerar son una función de la altura de los operadores yde los diferentes movimientos que estos puedan efectuar. Dichas dimensionesse ilustran el la Figura 1.

11

Figura 2: Circulación de personal

4.2.1. Movimiento del personal

En ausencia de barreras, muros o mallas protectoras, la distancia de se-guridad entre tierra y la parte energizada más baja de la subestación se debetener en cuenta para la libre circulación del personal. Esta distancia corres-ponde al valor básico incrementado en 2, 25m (Figura 1(b)); así, la distanciaentre la base de cualquier aislador de poste o buje y tierra no debe ser me-nor de 2, 25m. El aislador o buje debe ser considerado como un componenteenergizado en donde se reduce la tensión gradualmente y sólo la parte metá-lica inferior está a potencial tierra. La distancia de seguridad se ilustra en laFigura 2.

Se entiende que esta distancia de seguridad está dada para una circula-ción normal en el patio de una subestación, sin que el personal use escalerasu objetos que lo puedan acercar a las partes energizadas.

En zonas ocupadas por conexiones o equipo instalado a una altura de pisomenor que la de�nida aquí, el equipo debe estar localizado fuera del alcancedel personal por medio de pantallas, mallas, compartimientos o barandas,

12

Figura 3: Protección para equipos en bajo nivel

cuya posición ya altura deben ser determinadas en función de las condicionesde movimiento del personal y el tipo de trabajos que se debe desarrollar,siendo los valores extremos como sigue (Figura 3).

Método 1: Un compartimiento o malla protectora de 2, 25m de altura,separada del conductor o equipo por una distancia igual al valor básico.

Método 2: Una baranda de 1, 20m de altura separada del conductor oequipo por una distancia igual al valor básico más 0, 60m, como mínimo.

4.2.2. Movimiento de vehículos

Para el montaje y mantenimiento de algunos equipos como interruptores,es necesario utilizar una grúa y, por lo tanto, se debe prever una zona deseguridad para estos casos. Esta zona de seguridad (Figuras 4(a) y 4(b))está delimitada por el per�l del vehículo más 0, 7m para permitir inevitablesimprevisiones en la conducción. De igual forma se debe prever una zona decirculación perimetral.

4.2.3. Trabajos sobre equipos o sobre conductores

Cuando se efectúa un trabajo en una subestación con presencia de tensiónen los conductores y equipos de los circuitos adyacentes, es necesario preveruna zona de protección la cual se debe determinar con base en el mismoprincipio de los casos anteriores. Dicha zona comprende el valor básico másun valor que será determinado para cada equipo de acuerdo con el trabajo de

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(a) Conexiones �exibles (b) Conexiones rígidas

Figura 4: Circulación de vehículos

mantenimiento, el vehículo y las herramientas que normalmente se utilizan.Nunca debe tener un valor inferior a 3m.

La distancia de seguridad se entiende entre la posición extrema que pue-de ocupar la conexión del equipo energizado y el borde del equipo sobre elcual se está llevando a cabo el trabajo. Se debe establecer que bajo ningunacircunstancia habrá penetración en la zona del valor básico.

En el caso de mantenimiento de rutina que requiera solamente el uso deherramientas livianas (Figura 5), el factor que se le adiciona al valor básicodebe ser:

Horizontalmente 1, 75m que corresponde a las dimensiones promediasde un operador con los brazos estirados, Figura 1(c)

Verticalmente 1, 25m por encima del plano de trabajo que correspondeal operador en la posición ilustrada en la Figura 1(d).

En el caso de uso de herramientas pesadas o vehículos, la zona de seguri-dad se calcula con base en lo dicho anteriormente, más la zona de seguridaddeterminada para el movimiento de vehículos, tal como se ilustra en la Figura6.

14

Figura 5: Mantenimiento de rutina

4.2.4. Demarcación de las zonas

En las subestaciones se deben señalizar permanentemente las zonas deseguridad, especialmente relacionada con el movimiento de vehículos. Late-ralmente esta señalización se debe efectuar con demarcaciones en la super�ciedel patio. Verticalmente se debe veri�car que todo vehículo cargado que entreen el patio no exceda los valores de diseño de la zona. Durante el montajeo mantenimiento las zonas de seguridad deben ser demarcadas por banderasvisibles al personal. Cuando se efectúan trabajos extensivos, por ejemplo deampliación, la zona de seguridad se debe demarcar con barreras o mallas, einclusive colocar avisos de peligro.

4.3. Resumen de las distancias de seguridad

Las distancias de seguridad se pueden resumir tal como se muestra en elCuadro 6.

15

(a) Planta general

(b) Sección 1-1

(c) Sección 2-2

Figura 6: Trabajo utilizando maquinaria pesada

16

Cuadro 6: Distancias de seguridad en el aire

Distancias

deseguridad

Distancia

Cantidad

que

Bajo

Conexiones

[m]

Horizontal

Vertical

Zonadeseguridad

Valortotal[m

]Up

mínim

ase

adiciona

[kV]

según

Valor

Zonade

Valor

Zonade

Valor

Zonade

Valor

Gálibo

Tolerancia

Valor

(valor

IEC

básico

seguridad

total

seguridad

Total

seguridad

total

[m]

[m]

total

pico)

[m]

%[m

][m

][m

][m

][m

][m

][m

][m

][m

](1)

(2)

(3)

(4)

(5)=

(2)+

(4)

(6)

(7)=

(5)+

(6)

(8)

(9)

(10)=(5)+

(9)

(11)

(12)=(5)+

(11)

(13)

(14)

(15)=(5)+

(13)+(14)

600,09

100,01

0,10

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

750,12

100,01

0,13

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

950,16

100,02

0,18

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

125

0,22

100,02

0,24

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

170

0,32

100,03

0,35

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

200

0,38

100,04

0,42

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

250

0,48

100,05

0,53

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

325

0,63

100,07

0,70

2,25

(*)

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

380

0,75

100,08

0,83

2,25

3,08

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

450

0,90

100,10

1,00

2,25

3,25

2,25

1,75

(*)

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

550

1,10

100,11

1,21

2,25

3,46

2,25

1,75

2,96

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

650

1,30

100,13

1,43

2,25

3,68

2,25

1,75

3,18

1,25

(*)

(**)

0,70

(**)

750

1,50

100,15

1,65

2,25

3,90

2,25

1,75

3,40

1,25

2,90

(**)

0,70

(**)

850

1,70

100,17

1,87

2,25

4,12

2,25

1,75

3,62

1,25

3,12

(**)

0,70

(**)

950

1,90

100,19

2,09

2,25

4,34

2,25

1,75

3,84

1,25

3,34

(**)

0,70

(**)

1050

2,10

100,21

2,31

2,25

4,56

2,25

1,75

4,06

1,25

3,56

(**)

0,70

(**)

1175

2,35

100,24

2,59

2,25

4,84

2,25

1,75

4,34

1,25

3,84

(**)

0,70

(**)

1300

2,60

100,26

2,86

2,25

5,11

2,25

1,75

4,61

1,25

4,11

(**)

0,70

(**)

1425

2,85

60,17

3,02

2,25

5,27

2,25

1,75

4,77

1,25

4,27

(**)

0,70

(**)

1550

3,10

60,19

3,29

2,25

5,54

2,25

1,75

5,04

1,25

4,54

(**)

0,70

(**)

17

5. DISTANCIAS PARA EL DIMENSIONAMIEN-TO DE SUBESTACIONES

El dimensionamiento de una subestación con una con�guración, disposi-ción física y nivel de tensión determinados, está condicionado básicamentepor lo siguiente:

Ancho de barras

Ancho de campo

Altura de campo

Estos aspectos son una aplicación directa de las distancias mínimas y lasdistancias de seguridad descritas anteriormente, además se consideran otrosaspectos tales como facilidad para el mantenimiento y estética.

Sería muy ambicioso tratar de cubrir aquí todos los aspectos y alternativasposibles encontradas en la práctica, de tal forma que se puedan generalizary establecer unas dimensiones típicas de subestaciones. Lo que sí se puede esilustrar a continuación algunas pautas generales para facilitar la determina-ción de dimensiones de una subestación.

5.1. Ancho de barras

Las barras de una subestación pueden ser del tipo rígido, generalmentetubos de aluminio o cobre, o del tipo �exible en donde se utilizan cables decobre, aluminio, aleación de aluminio o ACSR.

En el primero de los casos se utilizan directamente las distancias míni-mas fase-fase en el aire entre conductores, tomando un factor de seguridadentre 5% y 10%. En las fases exteriores de la barra es necesario conservarla distancia mínima fase-tierra con con cualquier objeto alrededor de ésta. Siexiste otro barraje adyacente entre las fases más cercanas de los dos barrajeses necesario conservar una distancia igual a la fase-fase incrementada en, porlo menos, 25%, ya que los dos barrajes pueden estar sometidos a sobretensio-nes diferentes (especialmente en con�guraciones de doble barra). Se toma elincremento del 25% ya que la norma IEC no recomienda valores para estoscasos. Lo anterior se ilustra en la Figura 7.

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Figura 7: Ancho de barras-barra rígida

Cuando se utilizan conductores �exibles es necesario tener en cuenta eldesplazamiento horizontal durante cortocircuitos. La IEC y la CIGRÉ pre-sentan una metodología para encontrar la tensión de aisladores y el desplaza-miento de los conductores debido al cortocircuito que dependen de la relaciónFe/mcg (fuerza electromagnética/peso del conductor), de la �echa estática yde las elongaciones elástica y térmica del conductor.

Remde y Neumstocklin (1985) utilizan los resultados de Lehmann, Lilieny Orkisz (1982) y de Landin y otros (1975) para presentar una metodologíasimple que determina el desplazamiento del conductor durante cortocircuitos.De ella se deduce que el rango de movimiento del conductor está dado porYK , el cual se puede tomar en función de la �echa máxima estática, Y0.

YK = 1, 2 sen 40◦ Y0, m (1)

YK = 0, 7713 Y0, m (2)

de donde, la separación entre fases es:

a = amin + 2 YK , m (3)

a = amin + 1, 543 Y0, m (4)

Donde:amin : distancia fase-fase.

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Figura 8: Efectos de de�exión de aisladores

Es una práctica común diseñar los barrajes con una �echa máxima del3% del vano, L, pudiéndose representar la separación entre fases así:

a = amin + 0, 0463 L, m (5)

Remde y Neumstocklin (1985) establecen que el valor de amin se puedereducir hasta el 50% del valor dado en el Cuadro 5 para la distancia mínimafase-fase. Obviamente, el valor de a debe ser mayor que el dado en dichocuadro.

La de�exión de los conductores también debe ser considerada en los ba-rrajes soportados por cadenas de aisladores. Esto es debido a que se debetener en cuenta el paso inferior por los pórticos intermedios, tal como semuestra en la Figura 8.

Para calcular el ángulo de de�exión de las cadenas es necesario tener encuenta la longitud, el área equivalente y la velocidad máxima del viento. Esnormal utilizar ángulos de 15◦ para el cálculo de ancho de barras.

5.2. Ancho de campo

Como ancho de campo se designa la distancia entre los ejes de las co-lumnas que forman el pórtico de entrada de líneas. El ancho de campo de

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(a) Estructuras no adyacentes a equipos

(b) Estructuras adyacentes

Figura 9: Ancho de campo determinado por los equipos

una subestación está determinado po la con�guración y dimensiones de losequipos y de los barrajes utilizados.

Básicamente los aspectos determinantes del ancho de campo son:

Templas o barrajes superiores a lo largo del campo, cuya separaciónentre fases se calcula con base en lo descrito en el Numeral 5.1.

Dimensiones de los equipos, tal como se ilustra en la Figura 9

Cuando se tienen seccionadores de apertura central, éstos tienen granincidencia en la determinación del ancho de campo, ya que en posiciónabierta sus brazos o cuchillas permanecen energizados (Figura 10).

Cuando se tienen conexiones largas entre equipos con conductores �e-xibles y especialmente para bajantes de templas superiores o barrajesa equipos, es necesario tener en cuenta el desplazamiento de los con-ductores durante cortocircuitos. La metodología (simpli�cada)a seguires la descrita en el numeral anterior.

Existen algunas practicas para reducir el ancho de campo de las subesta-ciones, las principales de ellas son:

Utilizar conductores rígidos entre equipos (lo cual puede ocasionar ma-yores esfuerzos en sus terminales).

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(a) Estructuras no adyacentes a seccionador

(b) Estructuras adyacentes a equipos

Figura 10: Ancho de campo con seccionador de apertura central(fase central centrada en el campo)

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(a) Seccionador desplazado (b) Salidas enfrentadas

Figura 11: Prácticas para reducir anchos de campo

Evitar pórticos interiores o intermedios.

Utilizar aisladores del tipo poste en los puentes de soporte de barras.

Instalar los seccionadores de apertura central con los polos desplazadosdel eje central del campo hacia el lado opuesto de su apertura.

Utilizar seccionadores diferentes a los de apertura central, tales comoseccionadores de doble apertura, seccionadores pantógrafo o semipan-tógrafo, seccionador de apertura vertical.

No utilizar seccionadores adyacentes a estructuras y pórticos.

Algunas de estas prácticas se ilustran en la �gura 11.

5.3. Altura de campo

La altura de los pórticos de un campo está determinada principalmentepor el tipo de conductores que se utilicen, así como también por el númerode niveles de conexión que requiera la con�guración de la subestación.

El primer nivel de conexión que se encuentra una subestación está con-formado por la conexión entre equipos, cuya altura está determinada por las

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distancias de seguridad descritas anteriormente.

El segundo nivel de conexión generalmente está conformado por los ba-rrajes, cuya altura debe estar por encima del nivel de equipos en distanciapor lo menos igual a la distancia mínima fase-fase, cable-cable.

Cuando se tiene conductores �exibles es necesario tener en cuenta la �e-cha de los barrajes, la conexión de los seccionadores de campo a la fase másapartada del barraje y el acercamiento de estas conexiones a los puentes bajolas estructuras de soporte de barras (en algunos casos para evitar acercamien-tos se recomienda instalar un aislador de poste en la conexión de seccionadora la fase del barraje más alejada); lo anterior se ilustra en la Figura 12.

Cuando se utilizan seccionadores del tipo pantógrafo, son estos los queterminan la altura del barraje, tal como se presenta en la Figura 13.

El tercer nivel de conexiones generalmente está conformado por templassuperiores, cuya altura debe ser superior a la de los barrajes en, como míni-mo, la distancia fase-fase, cable-cable, aumentada en la �echa máxima de latempla. Es necesario tener en cuenta acercamientos que se pueden presentarcon los barrajes de las templas superiores (Figura 14).

Cuando se utilizan seccionadores de apertura vertical es necesario consi-derar la distancia entre el brazo seccionador cuando está abierto y la templasuperior con �echa máxima como una distancia mínima fase-fase, punta-cablepara determinar la altura de dicha templa.

La altura de los castilletes para cable de guarda está determinada por eldiseño del apantallamiento de la subestación.

Es necesario considerar las distancias mínimas de las salidas de líneas quepasan por encima de cercos perimetrales; la norma IEEE Std 1119 (1988) lasdetermina como se muestra en la Figura 15.

A las distancias mínimas que determinan las alturas de campo es conve-niente aplicarles un factor de seguridad de, por lo menos, un 10%. Cuandolas templas superiores y barrajes tienen entre sí tensiones de circuitos distin-tos durante ciertas operaciones de la subestación, se recomienda incrementareste factor de seguridad en un 25%.

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(a) Altura de barrajes �exibles

(b) Acercamiento entre fases S y T del puente con fase R de la conexióndel seccionador

Figura 12: Altura del barraje

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Figura 13: Altura de barras con seccionadores tipo pantógrafo

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Figura 14: Altura de templa superior

Figura 15: Distancias mínimas al cerco o muro

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5.4. Longitud de campo

La longitud de campo está determinada por la con�guración de la subes-tación y por las distancias entre los diferentes equipos.

Esta distancia no está determinada por las distancias mínimas o de segu-ridad, sino más bien por razones de mantenimiento, montaje y estética.

Para el montaje y mantenimiento se recomienda que los terminales de losequipos sean accesibles por el personal desde cualquier puto. Se consideraque ua distancia mínima aceptable entre terminales de equipo es de 1.0m a1.5m para subestaciones con nivel de tensión de 72,5 kV. Partiendo de estabase y de las dimensiones de los diferentes equipos se puede determinar ladistancia entre equipos de un mismo campo.

Cuando se tienen equipos de aspecto exterior similar, por ejemplo trasfor-madores de instrumentación y pararrayos, pero de dimensiones ligeramentedistintas, se puede, por razones estéticas, adoptar distancias iguales entreestos equipos.

En el Cuadro 7 se ilustra un intervalo típico de separación entre centrosde equipos ara diferentes niveles de tensión.

Para la distancia desde el último equipo hasta el cerco perimetral es ne-cesario considerar la vía perimetral, espacio para cárcamos de control y deiluminación perimetral y espacio para cuentas y de obras civiles. En subes-taciones en donde no se vaya a realizar la ubicación de una vía perimetrales necesario tener en cuenta las distancias mínimas y de seguridad entre laspartes energizadas y el cerco perimetral.

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Cuadro 7: Distancias típicas entre equipos de patioEquipos Distancia típica

(entre equipo y equipo) 72,5 kV 123 kV 245 kV 550 kV 800 kV1 Transformador de instrumentación y 2,0 3,0 4,0 6,0 7,5

seccionador2 Interruptor y seccionador 2,0 3,0 4,5-5,5 7,0-8,0 9,0-10,03 Interruptor y seccionador con vía de 5,5 7,5 8,0-9,5 12,0-14,0 14,0-16,0

circulación4 Interruptor y transformador de 1,5 2,0 3,5-4,5 6,5 8,5

instrumentación5 Interruptor y transformador de 5,0 6,5 6,5 10,0-12,0 12,0-14,0

instrumentación con vía de circulación6 Seccionador y seccionador 3,0 3,5 6,0 7,0-8,0 9,0-10,07 Seccionador pantógrafo y seccionador 3,0 4,5 6,5 8,0

pantógrafo8 Seccionador pantógrafo y transformador 2,5 3,5 5,5 7,0

de instrumentación9 Interruptor y seccionador pantógrafo 3,0 5,0 10,0 13,010 Interruptor y seccionador pantógrafo con 7,0 7,5-9,0 11,0-13,0 13,0-15,0

vía de circulación11 Seccionador y seccionador pantógrafo 3,5 4,5 7,0 9,012 Entre transformadores de 1,5 2,0 3,0 4,0-5,0 6,0

instrumentación13 Pararrayos y transformadores de 1,5 2,0 3,0 5,0 6,0

instrumentación14 Entre cualquier equipo y el cerco 3,7 4,0 4,9 6,4 7,0

perimetral [IEEE Std 1119]

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