NORMA

NORMA MEXICANA ANCE

COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Parte 1:

DEFINICIONES, PRINCIPIOS Y REGLAS

NMX-J-150/1-1997-ANCE

INSULATION CO-ORDINATION Part 1 DEFINITIONS, PRINCIPLES AND RULES

La presente norma fue emitida por la Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico, “ANCE” en fecha 15-05-98, y aprobada por el Comité de Normalización de la ANCE, “CONANCE”, y por el Consejo Directivo de la ANCE. La entrada en vigor de esta norma será 60 días después de la publicación de su declaratoria de vigencia en el Diario Oficial de la Federación.

ING. RUBÉN ROSAS ING. SALVADOR PALAFOX PRESIDENTE DEL CONANCE PRESIDENTE DE LA ANCE

CONANCE COPYRIGHT.

Derechos reservados a favor de la Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico, A.C.

Cancela a la: NMX-J-150/1-1986

PREFACIO

La presente norma fue elaborada por el Subcomité de Coordinación de Aislamiento del Comité deNormalización de la Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico A.C. con laparticipación de las siguientes instituciones y empresas:

- COMISiÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD.

- DRIESCHER y WITT JOHANN, S.A.

. GEC ALSTOM T & D ELMEX, S.A. DE C. V.

- INDUSTRIAS IEM, S.A. DE C. V.

- INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.

- LUZ Y FUERZA DEL CENTRO.

- PORCELANAS PINCO, S.A. DE C. V.

- PROLEC, S.A. DE C.V.

- SCHNEIDER ELECTRIC MÉXICO, S.A. DE C. V.

- UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO.

NMX-J-150/1-1998-ANCE

íNDICE DEL CONTENIDO

Página

1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACiÓN t 1

2 REFERENCIAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

3 DEFINICIONES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

4 PROCEDIMIENTO PARA COORDINACiÓN DE AISLAMIENTO. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104.1 Generalidades 104.2 Determinación de las sobretensiones representativas (U,p) 104.3 Determinación de las tensiones de aguante de coordinación (Ucw) .. . . . . . . . . 124.4 Determinación de las tensiones de aguante requeridas (U,w) . . . . . . . . . . . . . . 124.5 Selección del nivel de aislamiento nominal 124.6 Lista de tensiones de aguante normalizadas de corta duración a 60 Hz 134.7 Lista de tensiones de aguante normalizadas de impulso por rayo. . . . . . . . . . . 134.8 Categorfas de tensiones normalizadas máximas de los equipos. . . . . . . . . . . . 134.9 Selección de los niveles de aislamiento normalizados. . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5 REQUERIMIENTOS PARA LAS PRUEBAS DE TENSIONES DE AGUANTE NORMALIZADAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

5.1 Requerimientos generales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.2 Pruebas normalizadas de tensión de aguante de corta duración a 60 Hz . . . . . . 165.3 Pruebas normalizadas de tensión de aguante al impulso. . . . . . . . . . . . . . . . . 165.4 Alternativas en las situaciones de prueba. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.5 Pruebas normalizadas de tensión de aguante al aislamiento de fase a

fase y longitudinal para equipo, de la Categorfa I .".."."",..""., 175.6 Prueba normalizada de tensión de aguante al aislamiento de fase a fase y

longitudinal para equipo de la Categorfa II 18

APÉNDICE A(Normativo)FACTOR DE FALLA A TIERRA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

APÉNDICE B(Normativo)EFECTOS AMBIENTALES Y FACTORES DE CORRECCiÓN. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

6 BIBLIOGRAFíA. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

7 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

APÉNDICE C(Informativo)DISEÑO DE EQUIPOS PARA CONTAMINACiÓN 29

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COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO Parte 1: DEFINICIONES, PRINCIPIOS Y REGLAS

INSULATION CO-ORDINATION Part 1: DEFINITIONS, PRINCIPLES AND RULES 1 OBJETIVO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta Norma Mexicana establece los criterios para la coordinación de aislamiento de los equipos e instalaciones en sistemas trifásicos de corriente alterna con tensiones eficaces máximas de 1 kV hasta 420 kV. Cubre también los aislamientos de fase a tierra, fase a fase y longitudinales. Esta norma recomienda que las tensiones de aguante seleccionadas deben asociarse con la tensión máxima del equipo. Esta asociación es sólo para propósitos de coordinación de aislamiento. Los requisitos para seguridad humana no son cubiertos en esta norma. Aunque los principios de esta norma también se aplican al aislamiento de líneas de transmisión, los valores de las tensiones de aguante pueden diferir de las tensiones de aguante normalizadas. La norma respectiva de cada equipo debe especificar las tensiones de aguante y los procedimientos de prueba adecuados, tomando en consideración las recomendaciones de la norma presente.

NOTA - En la norma NMX-J-150/2, Guía de aplicación para la coordinación de aislamiento, en revisión, se dan todas las reglas para la coordinación del aislamiento dadas en la norma presente y se justifican en detalle, en particular la asociación de las tensiones de aguante normalizadas con la tensión máxima del equipo. Cuando más de un conjunto de tensiones de aguante normalizadas sean asociadas con la tensión máxima del equipo, se proporciona una guía para la selección del conjunto más apropiado.

2 REFERENCIAS Para la correcta utilización de esta norma es necesario consultar y aplicar las siguientes Normas Mexicanas vigentes: NMX-J-150/2 Guía de aplicación de la coordinación de aislamiento. NMX-J-271 Técnicas de prueba en alta tensión. 3 DEFINICIONES Para los efectos de esta norma se establecen las definiciones siguientes: 3.1 coordinación de aislamiento: selección del nivel de aislamiento de equipo e instalación en relación con las sobretensiones que puedan presentarse en un punto del sistema, considerando las características de los dispositivos de protección y las condiciones de servicio, para reducir a un nivel técnico y económicamente aceptable la probabilidad de que esfuerzos eléctricos puedan ocasionar falla del aislamiento o afectar la continuidad del servicio. 3.2 aislamiento externo: distancias en aire atmosférico y las superficies externas del aislamiento sólido de los equipos en contacto con aire que están sujetas a esfuerzos dieléctricos y a los efectos de las condiciones atmosféricas (presión temperatura y humedad) y otras condiciones externas (contaminación, niebla, lluvia, radiación ultravioleta, animales y parásitos, entre otros).

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a) aislamiento externo servicio exterior (intemperie): aislamiento que está diseñado paraoperar fuera de locales cerrados o gabinetes protectores o compartimientos yconsecuentemente está expuesto a las condiciones atmosféricas y de intemperie.

b) aislamiento externo servicio interior: aislamiento que está diseñado para operar dentrode locales cerrados, gabinetes protectores o compartimientos y consecuentemente noestá expuesto a las condiciones de intemperie.

3.3 aislamiento interno: comprende las partes internas sólidas, Ifquidas o gaseosas del aislamiento delequipo que están protegidas de los efectos de las condiciones atmosféricas y de otras condiciones externas.

3.4 aislamiento autorrecuperable: aislamiento que recupera completamente sus propiedades aislantesdespués de una descarga disruptiva.

NOTA - Esta definición se aplica solamente a las descargas causadas por tensiones de prueba durante una pruebadieléctrica, sin embargo, las descargas que ocurren en servicio pueden causar que el aislamiento autorrecuperablepierda parcial o completamente sus propiedades aislantes originales.

3.5 aislamiento no autorrecuperable: aislamiento que pierde sus propiedades aislantes o que no las recuperacompletamente después de una descarga disruptiva.

3.6 terminal de la configuración de aislamiento: electrodo entre el cual y cualquier otro se aplica una tensiónque produce un esfuerzo dieléctrico sobre el aislamiento entre ellos.

Existen tres tipos de terminal, que son las siguientes:

a) terminal de fase: entre ella y el neutro se aplica la tensión fase-neutro del sistema encondiciones de servicio.

b) terminal de neutro: aquella que representa o está conectada al punto neutro delsistema (por ejemplo: terminal de neutro de transformadores).

c) terminal de tierra: la que está siempre sólidamente conectada a tierra en condicionesde servicio (tanques de transformadores, bases de desconectadores, estructuras detorres, plano de tierra, etc.).

3.7 configuración del aislamiento: configuración geométrica completa del aislamiento en servicio,consistente en el propio aislamiento y todas las terminales. Incluye todos los elementos (aislantes yconductores) que influyen en su comportamiento dieléctrico. Se identifican las configuraciones siguientes:

configuración trifásica: aquella que tiene tres terminales de fase, una terminal de neutro y unaterminal d~ tierra.

configuración de fase a tierra: configuración trifásica en la que no se consideran dos de lasterminales de fase, y la terminal de neutro está aterrizada excepto en casos particulares.configuración de fase a fase: configuración trifásica en la que no se considera una de lasterminales de fase. En casos particulares tampoco se consideran las terminales de neutro y detierra.

configuración longitudinal: aquella que tiene dos terminales de fase y una terminal de tierra,las terminales de fase pertenecen a una misma fase de un sistema trifásico y estántemporalmente separadas en dos partes independientemente energizadas (dispositivos dedesconexión abiertos). En casos particulares una de estas dos terminales de fase se consideraaterrizada. Las otras cuatro terminales pertenecientes a las dos fases restantes no seconsideran o se aterrizan.

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3.8 tensión nominal de un sistema trifásico (UJ : valor eficaz de la tensión de fase a fase mediante el cualse determinan o identifican ciertas características de operación del sistema; es un valor aproximado.

3.9 tensión máxima de un sistema trifásico (U.): valor eficaz de la tensión de fase a fase máximo, el cualocurre bajo condiciones normales de operación en cualquier tiempo y en cualquier lugar del sistema.

3.10 tensión máxima del equipo (Um): valor eficaz más alto de la tensión entre fases para el que estádiseñado el aislamiento del equipo, así como características asociadas con esta tensión, en las normas delequipo correspondiente.

3.11 sistema con neutro aislado: sistema cuyo neutro no tiene ninguna conexión intencional a tierra,excepto a través de elementos de alta impedancia para propósitos de protección o medición.

3.12 sistema con neutro sólidamente aterrizado: sistema cuyo(s) punto(s) neutro(s) está(n) aterrizadosdirectamente.

3.13 sistema con neutro aterrizado a través de una impedancia: Sistema cuyos punto(s) neutro(s) está(n)aterrizado(s) a través de impedancia(s) que limita(n) las corrientes de falla a tierra.

3.14 sistema aterrizado resonante: sistema en el que uno o más puntos neutros están conectados a tierraa través de reactancias que compensan aproximadamente la componente capacitiva de la corriente en unafalla monofásica a tierra.

NOTA - En un sistema aterrizado resonante, la corriente residual en la falla se limita a tal grado que el arco de fallaen aire generalmente se autoextingue.

3.15 factor de falla a tierra (k): cociente del valor de la tensión eficaz más alta en una fase sana, durantecondiciones de falla monofásica o trifásica a tierra, entre la tensión de fase a tierra a frecuencia del sistemaen condiciones normales de operación, para una configuración dada del sistema y para un puntodeterminado de éste.

NOTA - Ver apéndice A.

3.16 sobretensión (para un sistema o para equipo): cualquier valor de tensión entre un conductor de fasey tierra, o entre conductores de fase, que tiene un valor pico que excede al correspondiente de la tensiónmáxima del equipo.

NOTAS

1 Los valores de sobretensión expresados en por unidad (p.u.) deben ser referidos a Um x/2/13 a menos que seindique otra cosa, como en el caso de apartarrayos.

2 Para cualquier configuración de aislamiento, una sobretensión es cualquier tensión a través de sus terminales,mayor que el pico de la tensión a frecuencia del sistema presente entre ellas, cuando todas las terminales de fasedel equipo están energizadas con la tensión máxima del equipo.

3.17 clasificación de las tensiones y sobretensiones: designación de las tensiones y sobretensiones deacuerdo a su forma y duración, según las clases siguientes (ver también tabla 1):

a) tensión permanente a frecuencia del sistema: la aplicada permanentemente a cualquierpar de terminales de una configuración de aislamiento cuyo valor eficaz se consideraconstante, a la frecuencia del sistema.

b) sobretensión temporal: es una sobretensión a frecuencia del sistema con un tiempode duración (T ti relativamente largo.

NOTA - La sobretensión puede ser no amortiguada o débilmente amortiguada. en algunos casos sufrecuencia puede ser varias veces menor o mayor que la frecuencia del sistema.

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3.21 nivel de protección al impulso por rayo (o por maniobra): el máximo valor pico de tensión permisibleen las terminales de un dispositivo de protección sujeto a impulso por rayo (o maniobra) bajo condicionesespecíficas.

3.22 criterio de comportamiento: bases sobre las que se selecciona el aislamiento, tal que se reduzca a unnivel económico y operacionalmente aceptable, la probabilidad de que los esfuerzos de tensión eléctrica aque se somete un equipo puedan causar daño al aislamiento o afectar la continuidad del servicio.

Este criterio se expresa usualmente en términos de un índice de falla aceptable de la configuración deaislamiento (número de fallas al año, años entre falla, riesgo de falla, etc.).

3.23 tensión de aguante: valor de la tensión de prueba que se aplica bajo condiciones específicas en unaprueba de aguante, durante la que se tolera un número específico de descargas disruptivas.

La tensión de aguante se designa como:

a) Tensión de aguante convencional: cuando el número de descargas disruptivastoleradas es cero (probabilidad de aguante P w = 100 %).

b) Tensión de aguante estadística: cuando el número de descargas disruptivas toleradasestá relacionado a una probabilidad de aguante especificada (en esta norma P w =90%).

NOT A - ~11 esta norma, para el aislamiento no autorrecuperable se especifican las tensiones de aguanteconvencionales, y para el aislamiento autorrecuperable se especifican tensiones de aguante estadrsticas.

3.24 tensión de aguante de coordinación (Ucw): valor de la tensión de aguante de la configuración delaislamiento, en condiciones reales de servicio, que satisface el criterio de comportamiento, para cada clasede tensión.

3.25 factor de coordinación (Kc): factor por el que el valor de la sobretensión representativa debemultiplicarse para obtener el valor de la tensión de aguante de coordinación.

3.26 condiciones atmosféricas normalizadas de referencia:

temperatura to = 20°Cpresión bo = 101,3 kPa (1 013 mbar)humedad absoluta hao = 11 g/m3

3.27 tensión de aguante requerida (Urw): tensión de prueba que el aislamiento debe soportar en una pruebade aguante normalizada, para asegurar que el aislamiento satisfaga el criterio de comportamiento cuandoesté sujeto a una clase de sobretensión dada en condiciones reales de servicio y durante todo el tiempo deservicio.

La tensión de aguante requerida tiene la forma de la tensión de aguante de coordinación y se especifica conreferencia a todas las condiciones de la prueba de aguante normalizada, seleccionada para verificarla.

3.28 factor de corrección por altitud (Ka): factor que se aplica a la tensión de aguante de coordinación, paratomar en cuenta la diferencia entre las condiciones atmosféricas promedio en servicio y las condicionesatmosféricas de referencia normalizadas. Este factor sólo se aplica a aislamientos externos.

3.29 factor de seguridad (K.): factor global que se aplica a la tensión de aguante de coordinación, despuésde aplicar el factor de corrección por altitud (si se requiere), para obtener la tensión de aguante requerida,tomando en cuenta todas las demás diferencias entre las condiciones en servicio y las condiciones de laprueba normalizada.

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3.30 tensión de aguante normalizada (Uw): valor normalizado de la tensión de prueba, en una prueba deaguante normalizada. Este es un valor nominal del aislamiento que demuestra que el aislamiento cumplecon una o más de las tensiones de aguante requeridas.

3.31 factor de conversión de prueba (KJ: factor aplicado a la tensión de aguante requerida, en el caso enel que la tensión de aguante normalizada sea seleccionada con forma de onda diferente, para asf obtenerel Ifmite inferior de la tensión de prueba de aguante normalizada, que se considera la comprueba.

3.32 nivel de aislamiento nominal: conjunto de tensiones de aguante normalizadas que caracterizan larigidez dieléctrica del aislamiento.

3.33 nivel de aislamiento normalizado: nivel de aislamiento nominal cuyos valores de tensiones de aguantenormalizadas están asociados a Um, como se recomienda en las tablas 2 y 3 (ver 4.9).

3.34 pruebas normalizadas de tensión de aguante: prueba dieléctrica realizada en condiciones especfficaspara verificar que el aislamiento cumple con la tensión de aguante normalizada. Esta norma cubre las

siguientes pruebas:

a) pruebas de corta duración a la frecuencia del sistema,b) pruebas de impulso por maniobra,c) pruebas de impulso por rayo,d) pruebas de tensión combinada.

NOTAS

1 Para información más detallada de las pruebas de tensión de aguante normalizadas ver NMX-J-271 (ver ademásla tabla 1, para las formas de onda de la tensión de prueba).

2 Las pruebas de tensión normalizadas de frente muy rápido deben especificarse, en caso necesario, en las normasespecificas de los equipos respectivos.

3.35 sobretensión estadística de frente lento (o frente rápido): transitorio de frente lento (o frente rápido)que se presenta en un punto del sistema, cuyo valor de cresta tiene una probabilidad de excederse deI2%.

3.36 sobretensión convencional máxima de frente lento ( o frente rápido): transitorio de frente lento ofrente rápido) que se presenta en un punto del sistema, cuyo valor de cresta es improbable que se exceda.Para el caso de equipo protegido este transitorio debe relacionarse con el nivel de protección delapartarrayos.

3.37 pruebas de tensión combinada: pruebas realizadas al aplicar simultáneamente dos o más tensionesde prueba a una configuración de aislamiento multi-terminal.

3.38 pruebas prototipo: pruebas de aguante normalizadas sobre uno o más equipos, fabricados con uncriterio de diseño o prototipo para demostrar que éste cumple con la tensión de aguante nominal.

3.39 prueba de rutina: conjunto reducido de pruebas realizadas en fábrica, durante o después de laproducción, sobre los equipos y/o sus componentes para propósitos de control de calidad, con objeto deverificar que cumple~ con las especificaciones respectivas y su conformidad con los prototipos.

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TABLA 2.. Niveles de aislamiento normalizados para equipo de la categoría I (1)

Tensión nominal Tensión máxima del equipo Um Tensión de aguante normalizada Tensión de aguantedel sistema Un de corta duración de 60 Hz normalizada de impulso por

(de fase a tierra) rayo

kV kV kV kV(valor eficaz) (valor eficaz) (valor eficaz) (valor pico) 121

202,4 3,6 10 40

454,4 5,5 19 60

75

406,9 7,2 20 60

7513,8 15,5 35 95

110

9523 25,8 50 125

150

12534,5 38 70 150

200

44 52 95 250

69 72,5 140 325(185) (41 450

85-115 123230 550

230 550138 145

275 650

275 650150-161 170

325 750360 850 (3)

230 245 395 950

460 1 050

(1) Los valores de esta tabla están referidos a condiciones atmosféricas normalizadas (3.26).(2) La tensión de aguante normalizada de impulso por rayo de fase a fase es el mismo valor que la de fase a

tierra.(3) Para la reposición de equipo en servicio se sigue conservando la tensión de aguante de impulso por rayo

normalizado de 900 kV, para aislamiento interno.(4) Este valor entre paréntesis se considera insuficiente para demostrar que la tensión de aguante requerida de

fase a fase se cumpla y se necesitan pruebas de aguante de fase a fase adicionales.

»

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TABLA 3.- Niveles de aislamiento normalizados para equipos de la categoría 1I (1)

Tensión Tensión máxima Tensión de aguante normalizada de impulso por Tensión de aguantenominal del del equipo maniobra normalizada de impulso por

sistema rayo

121 131

Un Um

Aislamiento Fase a tierra Fase a faselongitudinal 131

kV kV kV kV kV kV(valor eficaz) (valor eficaz) (valor pico) (valor pico) (valor pico) (valor pico)

850 850 1360 1050

1175

400 420 950 950 1425 1175

1300

950 1050 1575 13001425

(1) Los valores de esta tabla están referidos a condiciones atmosféricas normalizadas (3.26),(2) La tensión de aguante normalizada de impulso por rayo de fase a fase es el mismo valor que la de fase a tierra.(3) Valor de la componente de impulso en la prueba combinada correspondiente.

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4 PROCEDIIVIIENTO PARA COORDINACiÓN DE AISLAMIENTO

4.1 Generalidades

El procedimiento para coordinación de aislamiento consiste en la selección de un conjunto de tensiones deaguante normalizadas que caracterizan el aislamiento del equipo, dentro del alcance de esta norma. Esteprocedimiento se muestra en el diagrama de la figura 1 y se describe de 4.2 a 4.5. Para optimizar elprocedimiento, se requiere reconsiderar algunos datos de entrada y la repetición de alguna parte del

procedimiento.

Las tensiones de aguante normalizadas se seleccionan de las listas de 4.6 y 4.7. El conjunto de tensionesnormalizadas seleccionadas constituyen el nivel de aislamiento nominal. Si las tensiones de aguantenormalizadas se asocian con la misma Um, de acuerdo con 4.9, este conjunto constituye un nivel deaislamiento normalizado.

4.2 Determinación de las sobretensiones representativas (U,p)

Las tensiones y sobretensiones que esfuerzan el aislamiento se determinan en su amplitud, forma yduración, por medio de un análisis del sistema que incluya la selección y localización de los dispositivoslimitadores de sobretensiones.

Para cada clase de sobretensión, este análisis permite determinar una sobretensión representativa, tomandoen cuenta las caracterrsticas del aislamiento.

La sobretensión representativa puede caracterizarse por:

- Un valor máximo supuesto o conjunto de valores pico, o- una distribución estadística completa de valores pico.

NOTA - En este último caso pueden considerarse caracterrsticas adicionales de las formas de onda desobretensión.

Cuando un valor máximo supuesto se considera adecuado, las sobretensiones representativas de lasdiferentes clases deben ser:

- Para la tensión permanente a frecuencia del sistema: una tensión de 60 Hz con valor

eficaz igual a la tensión máxima del sistema y duración igual al tiempo de vida del

equipo.

- Para la sobretensión temporal: una tensión normalizada de corta duración a 60 Hz con

valor eficaz igual a la sobretensión temporal máxima supuesta divida entre ';2.

- Para la sobretensión de frente lento: un impulso por maniobra normalizado, con un

valor pico igual al máximo supuesto de las sobretensiones de frente lento.

- Para la sobretensión de frente rápido: un impulso por rayo normalizado, con valor pico

igual al máximo supuesto de las sobretensiones de frente rápido.

- Para la sobretensión de frente muy rápido: las características de esta clase de

sobretensión deben establecerse en las normas especrficas de los equipos.

- Para la sobretensión de frente lento de fase a fase: es un impulso por maniobra

combinado normalizado, de un valor pico igual al máximo supuesto para lassobretensiones de frente lento de fase a fase.

NOTA. Una caracterrstica útil es la relación real cx, dada por el valor pico de la componente negativa enservicio U', entre el valor pico máximo supuesto de la sobretensión de fase a fase (U + + UI, es decir:

cx= U./(U++ U).

- Para la sobretensión longitudinal de frente lento (o de frente rápido): es una tensión

combinada que consiste de un impulso por maniobra normalizado (o por rayo) y deuna tensión a 60 Hz, cada una con un valor pico igual a los respectivos valores picomáximos supuestos y coincidiendo el valor pico del impulso con el valor pico a 60 Hzde polaridad opuesta.

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- Origen y clasificación de las tensiones de esfuerzo ""'

(3.171Análisis del sistema (4.2)

- Nivel de protección de los dispositivos limitado res

de sobretensiones (3.21)

- Caracterrsticas del aislarlliento 1.l

Tensiones y sobretensiones representativas delsistema (3.19)

- Caracterrsticas del aislamiento 1.l

- Criterios de comportamiento (3.22)

""

- Distribución estadrstica (*)

Selección del aislamiento de acuerdo al criterio- Imprecisión de los datos de entrada( *) d O rt .

nt (4 3)e c mpo amle o .

(*) Combinación de efectos en un factor decoordinación Kc (3.25)

11

- Factor de corrección por altitud K. (3.281Tensiones de aguante de coordinación

- Montaje de equipo (*) Ucw = Kc U,p (3.24)

.- Dispersión en la producción (*)

- Calidad de la instalación (*) 11

- Envejecimiento en servicio (*)=} Aplicación de factores que consideren las

- Otros factores desconocidos (*) diferencias entre las condiciones de prueba ylas condiciones reales de servicio (4.4 1

(*) Combinación de efectos en un factor deseguridad K. (3.29) 1.l

I Tensiones de aguante requeridas U,w (3.271 I

- Condiciones de prueba (5) 1.l

- Factor de conversión de prueba Kt (3.31) =?

- Tensiones de aguante normalizadas (4.6 y 4.7) Selección.de tensiones de aguantenormalizadas Uw (4.5 y 4.9)

- Categorras de Um (4.81

1.l

Nivel de aislamiento nominal o normalizado: conjunto de Uw

(3.32 y 3.33)

NOTA - En paréntesis se indican los párrafos en los que se definen los términos o la descripción de la acción.

I I entrada requerida

11 II acciones tomadas

- - resultados obtenidos

FIGURA 1.- Diagrama de flujo para la determinación del nivel de aislamiento nominal o normalizado

NMX-J-150/1-1998-ANCE12/29

4.3 Determinación de las tensiones de aguante de coordinación (Ucwl

El procedimiento para la determinación de las tensiones de aguante de coordinación consiste en determinarlos valores más bajos de la tensión de aguante del aislamiento que cumplan el criterio de comportamientocuando se somete a las sobretensiones representativas bajo las condiciones de servicio.

Las tensiones de aguante de coordinación del aislamiento tienen la forma de las sobretensionesrepresentativas de cada clase y sus valores se obtienen multiplicando los valores de las sobretensionesrepresentativas por un factor de coordinación; el valor de este factor depende de la exactitud en laevaluación de las sobretensiones representativas y de la aproximación empfrica o de la distribuciónestadfstica de las sobretensiones y de las caracterfsticas del aislamiento.

Las tensiones de aguante de coordinación pueden determinarse, ya sea, con un valor convencionalmentesupuesto, o con un valor estadfstico, esto afecta el procedimiento y el factor de coordinación.

La simulación de sobretensiones junto con la evaluación del riesgo de falla, usando las caracterfsticasadecuadas de aislamiento, permite determinar directamente las tensiones de aguante de coordinaciónestadfstica sin tener que determinar las sobretensiones representativas.

4.4 Determinación de las tensiones de aguante requeridas (U,wl

Para determinar las tensiones de aguante requeridas del aislamiento, las tensiones de aguante decoordinación se convierten a las condiciones de prueba normalizadas multiplicando por factores con el finde compensar las diferencias entre las condiciones reales de servicio del aislamiento y las de prueba deaguante normalizadas

Los factores a aplicar deben compensar:

- las diferencias en el ensamble del equipo;- la dispersión en la calidad del producto;- la calidad de la instalación;- el envejecimiento del aislamiento durante el tiempo de vida esperada; y- otros factores desconocidos.

Si estos factores no pueden evaluarse individualmente, puede adoptarse un factor de seguridad (KsI quelos englobe, el cual se obtiene por la experiencia, es decir U,w = KsUcw'

Para aislamientos externos se aplica adicionalmente un factor Ka (ver apéndice Al que toma en cuenta lasdiferencias entre las condiciones atmosféricas de referencia y las esperadas en servicio, es decir U,w =KaKsUcw'

4.5 Selección del nivel de aislamiento nominal

La selección del nivel de aislamiento nominal consiste en la selección de un conjunto de tensiones deaguante normalizadas (Uwl del aislamiento, suficientes para demostrar que se cumplen las tensiones deaguante requeridas en la forma más económica.

La tensión de aguante permanente a 60 Hz del aislamiento, es decir la tensión normalizada máxima delequipo (Uml, se elige igualo mayor que la tensión de aguante requerida correspondiente.

Las pruebas normalizadas y la selección de las tensiones de prueba correspondientes para demostrar elcumplimiento de Um deben considerarse por la norma especrtica del equipo.

NMX-J-150/1-1998-ANCE13/29

Las tensiones de aguante para demostrar que se cumplen las tensiones de aguante requeridas: temporales,de frente lento y de frente rápido ya sea para aislamientos de fase a tierra, de fase a fase y longitudinalespueden selecionarse con la misma forma de onda de la tensión de aguante requerida o con diferente forma,aprovechando las características intrínsecas del aislamiento.

El valor de la tensión de aguante se selecciona de la lista de tensiones de aguante normalizadas (4.6 y 4.7)Y se elige el valor siguiente igualo mayor que:

- La tensión de aguante requerida si la forma de onda es la misma.- La tensión de aguante requerida multiplicada por el factor de conversión de la prueba

correspondiente si la forma de onda es diferente.

NOTA. Esto puede permitir la adopción de un valor de tensión de aguante normalizada para cumplir con más deuna tensión de aguante requerida, dando la posibilidad de reducir el número de tensiones de aguante normalizadasque definirían un nivel de aislamiento nominal (como ejemplo. ver 4.9).

La selección de la tensión de aguante normalizada para probar el cumplimiento de la tensión de aguanterequerida, de frente muy rápido debe considerarse en la norma específica de los aparatos.

4.6 Lista de tensiones de aguante normalizadas de corta duración a 60 Hz

Los siguientes valores eficaces se expresan en kV y están normalizados.

10; 19; 20; 28; 35; 38; 50; 70; 95; 140; 185; 230; 275; 325; 360; 395; 460; 510; 570;630; 680.

4.7 Lista de tensiones de aguante normalizadas de impulso por rayo

Los siguientes valores pico se expresan en kV y están normalizados.

20; 40; 45; 60; 75; 95; 110; 125; 145; 150; 170; 200; 250; 325; 450; 550; 650; 750;850; 950; 1 050; 1 175; 1 300; 1 425; 1 550; 1 675; 1 800; 1 950; 2 100; 2 250; 2400.

4.8 Categorías de tensiones normalizadas máximas de los equipos

Categoría I Mayor de 1 kV hasta 245 kV.Aquí quedan cubiertos los sistemas de distribución y transmisión. Losaspectos operacional es se consideran al seleccionar el nivel de aislamientonominal del equipo.

Categoría II Mayores de 245 kV.Quedan cubiertos los sistemas de transmisión.

4.9 Selección de los niveles de aislamiento normalizados

La asociación de las tensiones de aguante normalizadas con la tensión máxima del equipo se hannormalizado en base a la experiencia obtenida en la operación de los sistemas diseñados de acuerdo anormas y para favorecer la normalización.

En la tabla 2 se dan las tensiones de aguante normalizadas, asociadas a la tensión máxima del equipo parala Categoría I y en la tabla 3 para la Categoría 11. Las asociaciones obtenidas al conectar con una línea lastensiones de aguante normalizadas de todas las columnas, sin cruzar las líneas horizontales marcadas, sedefinen como niveles de aislamiento normalizados.

NMX-J-150/1-1998-ANCE14/29

NOTAS

1 Si la Irnea mencionada cruza las Irneas horizontales marcadas, los valores asr obtenidos definen un nivel deaislamiento nominal.

2 En algunos parses se utilizan otros valores de Um y de tensiones de aguante nominales dentro de la categorra 1.Dichos valores y las asociaciones correspondientes, no pueden constituir niveles de aislamiento normalizados.

3 Si en las pruebas de aguante de impulso por maniobra, la norma del aparato especifica una componente positivamenor que la negativa, la tensión de aguante requerida del aislamiento externo no se verifica, a menos que seintroduzca un factor de conversión de prueba.

Para aislamiento de fase a fase y longitudinal se normalizan las siguientes asociaciones:

- Para aislamiento de fase a fase, Categoría 1; las tensiones de aguante normalizadas decorta duración a 60 Hz y de impulso por rayo de fase a fase son iguales a lastensiones de aguante de fase a tierra correspondientes (tabla 2); sin embargo, el valorentre paréntesis puede ser insuficiente para demostrar que se cumple la tensión deaguante requerida y puede ser necesario hacer una prueba de aguante adicional defase a fase.

- Para aislamiento de fase a fase, Categoría 11; la tensión de aguante de impulso porrayo, normalizada, de fase a fase es igual a la tensión de impulso por rayo de fase atierra.

- Para aislamiento longitudinal, Categoría 1; las tensiones de aguante normalizadas decorta duración a 60 Hz y de impulso por rayo son iguales a las tensiones de aguantede fase a tierra correspondientes (tabla 2).

- Para aislamiento longitudinal, Categoría 11; la componente de tensión normalizada deimpulso por maniobra, de la tensión de aguante combinada se da en la tabla 3, peroel valor pico de la componente a 60 Hz de polaridad opuesta es Umx/2/13, lacomponente normalizada de impulso por rayo, de la tensión de aguante combinada,es igual a la tensión de aguante de fase a tierra correspondientes (tabla 3),mientras que el valor pico de la componente a 60 Hz de polaridad opuesta es de0,7x Umx/2/13.

Para la mayoría de las tensiones máximas del equipo se da más de una asociación preferentepara permitir la aplicación de diferentes criterios de comportamiento o patrones desobretensión.

En el caso de las asociaciones preferentes y para definir el nivel de aislamiento normalizado delos equipos solamente son suficientes 2 tensiones de aguante normalizadas:

- Para equipos de la Categoría I

a) tensión de aguante normalizada de impulso por rayo.b) tensión de aguante normalizada de corta duración a 60 Hz.c) tensión máxima del equipo.

- Para equipos de la Categoría II

a) tensión de aguante normalizada de impulso por maniobra. -b) tensión de aguante normalizada de impulso por rayo.c) tensión máxima del equipo.

NMX-J-150/1-1998-ANCE15/29

Si se justifica técnica y económicamente pueden darse otras asociaciones. En cada caso debe cumplirselas recomendaciones de 4.2 a 4.8. El conjunto resultante de tensiones de aguante normalizadas se designacomo el nivel de aislamiento nominal. Ejemplos particulares son:

- En los aislamientos externos para los valores más altos de Um en la Categoría 1, puede

ser más económico especificar la tensión de aguante normalizada de impulso pormaniobra, en lugar de la tensión de aguante normalizada de corta duración a 60 Hz(ver lista 4.7).

- Para aislamientos internos en la Categoría 11, las sobretensiones temporales altas

pueden requerir de la especificación de la tensión de aguante normalizada de cortaduración a 60 Hz.

5 REQUERIMIENTOS PARA LAS PRUEBAS DE TENSIONES DE AGUANTE NORMALIZADAS

5.1 Requerimientos generales

Las pruebas normalizadas de tensiones de aguante se desarrollan para demostrar con certeza que la tensiónde aguante real no es menor que la correspondiente tensión de aguante especificada. Las tensionesaplicadas en las pruebas de tensión de aguante son las normalizadas, a menos que otra cosa seaespecificada por las normas particulares de equipos.

En general, las pruebas de tensiones de aguante son realizadas en seco en situaciones normalizadas(arreglos especificados por las normas de equipos y condiciones atmosféricas normalizadas). Sin embargo,para aislamientos externos no protegidos del ambiente, las pruebas de aguante normalizadas por impulsode maniobra y a la frecuencia de 60 Hz, son realizadas en húmedo de acuerdo a las condicionesespecificadas en NMX-j-271.

Durante las pruebas en húmedo, la lluvia debe aplicarse simultáneamente en todo el ambiente (aire) y sobrela superficie del aislamiento bajo tensión.

Si las condiciones atmosféricas en los laboratorios de prueba difieren de las condiciones atmosféricasnormalizadas, las tensiones de prueba deben corregirse de acuerdo con la NMX-j-271 .

Todas las tensiones de impulso deben verificarse con ambas polaridades, a menos que las normasparticulares de los equipos especifiquen solamente una polaridad.

Cuando ha sido demostrado que una condición (húmeda o seca) o una polaridad o una combinación deéstas produce la menor tensión de aguante, entonces es suficiente verificar la tensión de aguante para estacondición particular.

Las fallas de aislamiento que se presenten durante la prueba son las bases para la aceptación o el rechazodel espécimen sometido a prueba. Las normas particulares de equipos deben definir la ocurrencia de unafalla así como el método para detectarla.

Cuando la tensión dt3 ~guante normalizada del aislamiento de fase a fase ( o longitudinal) es igual a la delaislamiento de fase a tierra se recomienda que las pruebas del aislamiento de fase a fase ( o longitudinal)y las de fase a tierra se desarrollen conjuntamente, con una de las dos terminales de fase conectada atierra.

NMX-J-150/1-1998-ANCE1 6/29

5.2 Pruebas normalizadas de tensión de aguante de corta duración a 60 Hz

Una prueba normalizada de tensión de aguante de corta duración a 60 Hz, consiste en la aplicación de latensión de aguante normalizada correspondiente en las terminales de la configuración del aislamiento.

A menos que la norma particular de equipos lo especifique, se considera que el aislamiento ha pasado laprueba si no ocurre descarga disruptiva. Sin embargo, si ocurre una descarga disruptiva en el aislamientoautorrecuperable durante la prueba en húmedo, la prueba puede repetirse una vez más y se considera queel equipo ha pasado la prueba si no se presenta nuevamente una descarga disruptiva.

Cuando la prueba no puede ejecutarse (como es el caso de transformadores con un aislamiento nouniforme), la norma particular del equipo puede especificar frecuencias hasta de algunos cientos de hertzy duraciones menores a 1 mino A menos que otra causa lo justifique, las tensiones de prueba deben ser lasmismas.

5.3 Pruebas normalizadas de tensión de aguante al impulso

Las pruebas normalizadas de tensión de aguante al impulso consisten de un número especificado deaplicaciones de la tensión de aguante normalizada correspondiente en las terminales de la configuración delaislamiento. Pueden seleccionarse diferentes procedimientos de prueba para demostrar que las tensionesde aguante cumplen con el grado de confianza que la experiencia ha mostrado como aceptables.

El procedimiento de prueba debe seleccionarse por la norma particular de los equipos, de entre lossiguientes procedimientos de prueba, los cuales están normalizados y completamente descritos en la NMX-j-271:

- Prueba de tensión de aguante de tres impulsos durante la cual no se permiten

descargas disruptivas.

- Prueba de tensión de aguante de 15 impulsos durante la cual se permiten hasta dosdescargas disruptivas en el aislamiento autorrecuperable.

- Prueba de tensión de aguante de tres impulsos en la cual se permite una descargadisruptiva en el aislamiento autorrecuperable, si ésta ocurre, se aplican 9 impulsosadicionales durante los cuales no se permiten descargas disruptivas.

- Prueba de tensión de aguante subir y bajar, con 7 impulsos por nivel, durante la cualse permiten descargas disruptivas en el aislamiento autorrecuperable.

- Prueba de tensión de aguante subir y bajar con un impulso por nivel, la cual esrecomendada solamente si se conoce la desviación convencional, z, definida en laNMX-j-271. El valor z igual a 6% para impulso por maniobra y z = 3% para impulsopor rayo, ahr sugeridos, deben emplearse sr y solamente sr se conoce que z es menoro igual que 6% y si z es menor o igual a 3%, respectivamente. Para otros casos,deben emplearse otros métodos.

NMX-J-150/1-1998-ANCE17/29

En todos los procedimientos de prueba descritos anteriormente no se permite ninguna descarga disruptivaen los aislamientos no autorrecuperables.

Ningún significado estadístico puede darse a la prueba de tensión de aguante de tres impulsos en la cualno se permiten descargas disruptivas (considerando P w = 100%). Su uso es limitado a aquellos casos enel cual el aislamiento no autorrecuperable puede dañarse por un gran número de aplicaciones de la tensión.

Cuando se selecciona una prueba para equipo en el cual el aislamiento no autorrecuparable está en paralelocon el aislamiento autorrecuperable, debe considerarse seriamente el hecho de que en algunosprocedimientos de prueba, tensiones mayores que la tensión de aguante nominal pueden aplicarse, ypueden ocurrir muchas descargas disruptivas.

5.4 Alternativas en las situaciones de prueba

Cuando es demasiado costoso, difícil o casi imposible realizar las pruebas de aguante en situaciones depruebas normalizadas, las normas de los equipos deben especificar la mejor opción para verificar lastensiones normalizadas de aguante correspondientes, considerando alternativas en las situaciones deprueba.

Una alternativa en las situaciones de prueba consiste en utilizar condiciones de prueba distintas (arreglosde prueba, valores o tipos de tensiones de prueba, etc.), pero es necesario demostrar que las condicionesfísicas del desarrollo de la descarga disruptiva, correspondientes a la situación normalizada, no sonmodificadas.

NOTA. Un ejemplo tfpico es el uso de una sola fuente de tensión cuando se arsla la base para las pruebas deaislamiento longitudinal, en lugar de una prueba de tensión de aguante combinada, en este caso la demostraciónmencionada del desarrollo de la descarga disruptiva es una condición muy severa para la aceptación de laalternativa.

5.5 Pruebas normalizadas de tensión de aguante al aislamiento de fase a fase y longitudinal paraequipo, de la Categoría I

Para pruebas a 60 Hz en equipos con Um = 123 kV, el aislamiento de fase a fase o longitudinal, puederequerir una tensión de aguante a 60 Hz mayor que la tensión de aguante de fase a tierra (185 kV) que semuestra en la tabla 2. En este caso, la prueba debe realizarse preferentemente con dos fuentes de tensión.Una terminal debe energizarse con la tensión de aguante a 60 Hz de fase a tierra y la otra con la diferenciaentre las tensiones de aguante correspondientes de fase a fase o longitudinal y la tensión de aguante defase a tierra. La terminal de puesta a tierra debe conectarse a tierra.

En forma alternativa puede realizarse la prueba conforme a lo siguiente:

- Con dos fuentes de 60 Hz, de tensiones iguales y en oposición de fase, cada unaenergizando una terminal de fase con la terminal de la tensión de aguantecorrespondiente al aislamiento de fase a fase o longitudinal. La terminal de puesta atierra debe conectarse a tierra.

NMX-J-1S0/1-1998-ANCE18/29

- Con una fuente de tensión a 60 Hz puede permitirse que la terminal de puesta a tierra(en este caso aislada de tierra) adquiera una tensión con respecto a tierra, suficientepara evitar descargas disruptivas a tierra o a la terminal de puesta a tierra.

NOTA - En este caso, si la tensión que adquiere la terminal de puesta a tierra durante la prueba, influyeen los esfuerzos eléctricos de la terminal de fase ( como ocurre en el aislamiento longitudinal en gascomprimido con Um mayor o igual que 72,S kV), deben adoptarse medios para mantener esta tensióntan cerca como sea posible a la diferencia entre la tensión de prueba del aislamiento de fase a fase olongitudinal y la del aislamiento de fase a tierra.

5.6 Prueba normalizada de tensión de aguante al aislamiento de fase a fase y longitudinal paraequipo de la Categorfa II

La prueba de tensión de aguante combinada debe realizarse cumpliendo los requisitos siguientes:

a) La configuración de prueba debe duplicar adecuadamente la configuración de servicio,especialmente con referencia a la influencia del plano de tierra.

b) El valor de la tensión de prueba de cada componente debe ser el especificado en 4.9.

c) La terminal de puesta a tierra debe conectarse a tierra.

d) En las pruebas de fase a fase la terminal de fase no utilizada debe removerse oconectarse a tierra.

e) En las pruebas de aislamiento longitudinallas terminales de las otras dos fases debenremoverse o conectarse a tierra.

Las pruebas deben r~petirse para todas las combinaciones posibles de las terminales fase, a menos que severifique que no son necesarias debido a la simetrfa eléctrica.

Para equipo de la Categoría II la prueba de tensión de aguante al impulso por rayo, del aislamientolongitudinal en la posición abierta, también verifica el aguante al impulso por rayo de fase a tierra.

En la evaluación de los resultados de prueba, cualquier descarga disruptiva debe contabilizarse.Las normas específicas de equipos y la NMX-j-271 dan recomendaciones más detalladas para las pruebas.

Para aplicaciones especiales, las normas específicas de equipos pueden hacer extensivo el procedimientode pruebas de tensión de aguante al impulso por rayo de la Categoría II al equipo de la Categorfa l.

.

NMX-J-150/1-1998-ANCE19/29

APÉNDICE A(Normativo)

FACTOR DE FALLA A TIERRA

El factor de falla a tierra k está dado por la expresión

Uk = ~ (A.1 )

U

en donde:

U max es el valor máximo de la tensión eficaz de fase a tierra durante la falla (en las fases no falladas).U es el valor eficaz de la tensión de fase a tierra (en condiciones normales de operación).

NOTA - Este factor es una relación numérica que caracteriza en términos generales las condiciones de conexión atierra de un sistema, calculado en el punto de falla, independientemente del valor de tensión de operación en estepunto, figuras A 1, A2, A3, A4 Y A5.

Ro Rok

2,5

2,0

1,5

1,{I

0,5

O I -' I ) - , I ; I I I I I I I I I I100 -50 -20 -10 8 - 6 - 4 - 2 O 2 4 6 8 10 20 50 100

Xo/X,

~ No adecuada para aplicación práctica

Xo es la reactancia del sistema de secuencia cero.X, es la reactancia del sistema de secuencia positiva.Ro es la resistencia del sistema de secuencia cero.R es la resistencia de la falla.

FIGURA A 1.- Factor de falla a tierra k en función de Xo/X, para R,/X, = R = O

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RoX1

8

7

6

5

4

3k -1,5

~1 2 3 4 5 6 7 8 x,

R, es la resistencia del sistema de secuencia positiva.

FIGURA A2.- Relaciones entre Ro/X, Y XcIX, para valores constantes del factor de falla a tierrak cuando R, = O

NMX-J-150/1-1998-ANCE21/29

RoX1

8

7

6

5

4

3

k = 1,3

2I"

... '-," ,~/

1 ...

/

"O 1 2 3 4 5 6 7 8 ~

FIGURA AJo- Relaciones entre Ra/X, Y Xa/X, para valores constantes del factor de falla a tierrak cuando R, = 0.5 X,

j

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~8

7

6

5

4

3

2 V

1

XO 1 2 3 4 5 6 7 8 ~

FIGURA A4.- Relaciones entre Ro/X1 Y Xo/X1 para valores constantes del factor de falla a tierrak cuando R1 = X1

;

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RoX1

7

6

5

4

3

2

1

XoO 1 2 3 4 5 6 7 8 X1

FIGURA A5.- Relaciones entre Ro/X, Y Xo/X, para valores constantes del factor de falla a tierrak cuando R, = 2X,

NMX-J-150/1-1998-ANCE24/29

APÉNDICE B(Normativo)

EFECTOS AMBIENTALES Y FACTORES DE CORRECCiÓN

B.l Corrección de las tensiones de aguante del aislamiento externo por efectos ambientales

B.l .1 Generalidades

Las tensiones de aguante del aislamiento externo se ven afectadas por la densidad relativa del airecircundante y por su contenido de humedad. Dichas tensiones decrecen con la reducción de la presiónatmosférica al aumentar la altitud, y con el aumento de la temperatura; pero crecen con el incremento dela humedad hasta antes de que se condense sobre la superficie de un aislador.

Las fórmulas o correcciones para calcular las variaciones de las tensiones de aguante del aislamientoexterno se dan en la NMX-J-271. Sin embargo, para propósitos de coordinación de aislamiento, dondenormalmente sólo se conoce la altitud del sitio de la instalación y, por otra parte, dada la complejidad delas variaciones de las tensiones mencionadas en función de las condiciones atmosféricas y la distancia enaire entre electrodos, la cual es desconocida en la etapa de diseño o especificación, se aplican lasrecomendaciones siguientes:

al Para distancias en aire y para aisladores limpios, la corrección por condicionesatmosféricas debe realizarse en las tensiones de aguante de coordinación de impulsopor rayo e impulso por maniobra. Para aisladores que por sus condiciones deoperación requieren una prueba de contaminación, también es necesaria unacorrección de la tensión de aguante de larga duración a frecuencia del sistema.

bl Para la determinación de la corrección por efectos atmosféricos puede suponerse quelos efectos de la temperatura y de la humedad tienden a cancelarse entre sí, exceptopara casos especiales (ver NMX-J-150/21. En consecuencia, para propósitos decoordinación de aislamiento, solamente la presión atmosférica promedio,correspondiente a la altitud del sitio de instalación, necesita considerarse, tanto paraaislamiento seco como bajo lluvia.

NOTA. Esta suposición puede considerarse correcta para aisladores con una forma tal que no reducenen gran medida la tensión de aguante bajo lluvia. Para aisladores con distancias pequeñas entre faldones,donde la lluvia causa puenteo entre faldones, esta suposición no es completamente cierta.

B.l.2 Factor de corrección por altitud Ka

El factor de corrección por altitud Ka se calcula como se indica a continuación:

Ka = e mH / 8 150 (B.l I

en donde:

H es la altura sobre el nivel del mar en metros;m se define como:

al m = 1 para tensiones de aguante de coordinación de impulso por rayo.

bl Ver figura 81 para tensiones de aguante de coordinación de impulso por maniobra.

NMX-J-150/1-1998-ANCE25/29

c) m = 1 para tensiones de aguante de coordinación de corta duración, a 60 Hz, paraclaros en aire y aisladores limpios.

d) Para aisladores contaminados m no está bien definido. Para propósitos de prueba delarga duración a 60 Hz y si se requiere para la tensión de aguante de corta duración,el valor de m puede ser tan bajo como 0,5 para aisladores normales y tan alto como0,8 para aisladores tipo niebla.

8.1.2.1 Corrección de las tensiones de aguante de coordinación de impulso por rayo

La tensión de aguante requerida de impulso por rayo se obtiene, considerando m = 1, de manera que:

Urw = e H/8 150 . U,w (8.2)

8.1.2.2 Corrección de las tensiones de aguante de coordinación de impulso por maniobra

La tensión de aguante requerida para impulso por maniobra se calcula con la relación siguiente:

Urw = e mH / 8 150 . U,w (8.3)

m

1.

0.5

oo 1000 2000

Ucw (kV)

1.- Aislamiento de fase a tierra.2.- Aislamiento longitudinal3.- Aislamiento de fase a fase.4.- Configuración de electrodos punta-plano (configuración de referencia).

NOTA - Para tensiones que consisten de dos componentes, los valores de tensión se obtienen como la suma de

componentes.

FIGURA 81.- Valores del exponente m para la corrección de la tensión de aguante decoordinación de impulso por maniobra

NMX-J-150/1-1998-ANCE26/29

8.2 Determinación del aguante del aislamiento mediante pruebas prototipo

La verificación de la rigidez dieléctrica del aislamiento se logra realizando pruebas. El tipo de prueba aseleccionar para un aislamiento dado, debe considerar la naturaleza de su aislamiento (autorecuperable, noautorecuperable, o una mezcla de ambos).

Para aislamiento interno se acepta que las condiciones ambientales no influyen en sus propiedadesaislantes.

Para equipo que contiene aislamiento interno y externo en paralelo, deben observarse las posibilidades quese indican en la Parte 2 de esta norma (Gura de aplicación), para realizar la prueba prototipo.

8.2.1 Contaminación

Los aislamientos externos se ven afectados por la contaminación, durante la operación normal del equipoa la frecuencia del sistema; esto influye desde el punto de vista de diseño en la distancia de fuga delaislamiento. En ambientes contaminados puede ocurrir el fenómeno de flameo (descarga disruptiva) en elaislamiento externo, a la tensión máxima del sistema de frecuencia industrial y esto se hace más crrticoen la presencia de llovizna, rocro, niebla y nieve. Estas condiciones se hacen más severas cuando las capascontaminantes se encuentran totalmente húmedas sin un lavado significativo. La corriente de fuga fluyea través de la capa contaminante, formando bandas secas, disminuyendo la tensión de aguante debido aque el aislamiento presenta descargas parciales. Como consecuencia aparece, a través de la porciónhúmeda del aislamiento, un esfuerzo de tensión más elevado, originando capas secas adicionales eincrementando la actividad de las descargas hasta que ocurre la ruptura dieléctrica del aislamiento (flameo).

En las instalaciones eléctricas que se tienen en el sistema se presentan, básicamente, tres tipos decontaminación, dependiendo de su origen especrfico en las diferentes regiones, siendo éstas:

- Salina,- Industrial, y

- Desértica.

En la tabla 81 se presenta una clasificación de los niveles de contaminación en base a las caracterrsticasambientales de los sitios.

En base a la experiencia en servicio y a pruebas de laboratorio en condiciones de contaminación natural yartificial, se tienen métodos para seleccionar aisladores que tengan un comportamiento satisfactorio bajocondiciones de contaminación, los cuales se presentan en la Parte 2 de esta norma.

.

NMX-J-150/1-1998-ANCE27/29

TABLA B1.- Niveles de contaminación y distancias de fuga específica mínimas

Nivel de contaminación Ejemplos de ambientes típicos Distancia de

fuga específica,L *

.(valor mínimo)

mm/kV

1.- Ligera - Áreas sin industria y con densidad baja de casas

equipadas con calefacción.- Áreas con densidad baja de industrias o casas;

pero sujetas a frecuentes vientos y/o lluvia.- Áreas agrícolas. 111

- Áreas montañosas. 16,0

Todas estas áreas se consideran situadas por lo menos de 10km a 20 km del mar y no expuestas a vientos directamente delmar (2).

11.- Media - Áreas con industrias que no producen humo

particularmente contaminante y/o con unadensidad promedio de casas equipadas concalefacción.

- Áreas con densidad alta de casas y/o industrias 20,0

sujetas a frecuentes vientos vio lluvias.- Áreas expuestas a viento del mar; pero no

demasiado cerca de la costa (por lo menos varioskilómetros de distancia). (2)

111.- Alta - Areas con densidad alta de industrias y suburbios

de grandes ciudades con densidad alta decalefactores que producen contaminación. 25,0

- Areas cercanas al mar o expuestas a fuertesvientos provenientes del mar. 121

IV.- Muy alta - Areas de extensión moderada, sujetas a polvos

conductivos y a humos industriales queproducen depósitos conductivos.

- Areas de extensión moderada, muy cerca de la

costa y expuestas a brisa del mar o a vientos 31,0fuertes y contaminantes provenientes del mar.

- Areas desérticas caracterizadas por grandes

periodos sin lluvia, que llevan arena y sal, ysujetas a condensación regular.

NOTAS

(1) El uso de fertilizantes en roc(o o quema de residuos, puede llevar a estas áreas a niveles de contaminaciónaltos, debido a la dispersión por vientos.

(2) La distancia al mar considerada depende de la topografía del área costera y de condiciones extremosas deviento.

. L. es el factor que determina la distancia de fuga mínima de fase a tierra en aisladores y está referida a la tensión de fase

a fase.

Para información, la tabla B 1 incluye la distancia de fuga específica (Ls) necesaria para soportar cada unode los cuatro niveles de contaminación. La norma particular del equipo debe definir los requisitos de pruebapara verificar los valores de aguante de los aislamientos bajo condiciones de contaminación.

NOTA - En relación a los diseños de equipos para contaminación ver apéndice C.~

NMX-J-150/1-1998-ANCE28/29

La expresión que relaciona la distancia de fuga total It en milímetros se obtiene multiplicando la distanciade fuga específica mínima (Ls) en mm/kV por la tensión máxima de fase a fase Um del equipo en kV y porun factor de corrección kD debido al diámetro del aislador (ver apéndice CI, siendo:

1I = ~ x Um x ko (B.4)

6 BIBLIOGRAFíA

lEC 60-1-1989 High-voltage test techniques. Part 1: General definitions and test requirements.

IEC-60-2-1994 High-voltage test techniques. Part 2: Measuring Systems.

lEC 71-1-1993 Insulation co-ordination. Part 1: Terms, Definitions, Principies and Rules.

IEC- 71-2-1996 Insulation co-ordination. Part 2: Application guide.

lEC 721-2-2-1982 Classification of environmental conditions. Part 2: Environmental conditions appearingin nature. Precipitation and wind.

lEC 721-3-0-1984 Classification of environmental conditions. Part 3: Classification of groups ofenvironmental parameters and their severities. Introduction.

lEC 815-1986 Guide for the selection of insulators in respect of polluted conditions.

CSA, C308-1985 Principies and Practices of Insulation Coordination.

7 CONCORDANCIA CON NORMAS INTERNACIONALES

Esta norma concuerda básicamente con la Norma Internacional lEC 71-1-1993 "Insulation co-ordinationParto 1. Terms, Definitions, Principies and Rules Sixth Edition" y difiere básicamente en los siguientespuntos:.

Para la Categoría 1 se consideran, en la norma mexicana, las tensiones máximas del equipo de: 3,6 kV; 5,5kV; 7,2 kV; 15,5 kV; 25,8 kV; 38 kV; 52 kV; 72,5 kV; 123 kV; 145 kV; 170 kV Y 245 kV; en tanto quelEC considera para dicha categoría, 3,6 kV; 7,2 kV; 12 kV; 17,5 kV; 24 kV; 36 kV; 52 kV; 72,5 kV; 123kV; 145 kV; 170 kV Y 245 kV.

Por otra parte, para la Categoría 2 sólo se considera, en la norma mexicana, la tensión máxima del equipode 420 kV, en tanto que lEC considera además las tensiones de 300 kV; 362 kV; 525 kV Y 765 kV.

Se agregaron algunas definiciones (3.35 a 3.39) y algunas fórmulas (4.4) útiles para entender elprocedimiento de coordinación de aislamiento.

Se adicionaron las tensiones de aguante normalizadas de corta duración a 60 Hz de 19 kV Y 35 kV (4.6)Y las de impulso de 45 kV; 110 kV; 150 kV Y 200 kV (4.7).

Se adicionaron dos apéndices normativos que contienen información útil, ya contenida en la norma lEC 71-2(1996) Y que será incluida en la NMX-j- 150/2 en revisión.

NMX-J-150/1-1998-ANCE29/29

APÉNDICE C(Informativo)

DISEÑO DE EQUIPOS PARA CONTAMINACION

Para establecer las caracterrsticas de equipos para contaminación véase la IEC-815 "Guide for the selectionof insulators in respect of polluted conditions".