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ANEXO N° 6 CALCULO DE LAS DISTANCIAS DE AISLAMIENTO EN AIRE A.

Por Sobretensiones de Maniobra

Datos : Factor de Sobretensión de Maniobra : 2,5 Máxima tensión permitida en condiciones normales : +5% Número de desviaciones estándar alrededor de la media : 3 (Probabilidad de descarga del 95%) Desviación estándar

:

6%

Tensión de sostenimiento

:

220 x 1,05 x √2 x 2,5 √3 471,5 kVp

:

Tensión crítica disrruptiva en condiciones estándar CFO :

471,5 (1-3x0,06)

= 575,0 kVp

Corrección por Humedad Corrección por lluvia CFOC =

-

575,0 0,95x0,9

: :

0,90 0,95

= 606,9 kVp

Distancia mínima a masa : De curva tensión disrruptiva vs airgap de EPRI D = 1,53 m.

-

Corrección de la distancia D por altitud : La densidad relativa del aire es de 0,90

-

La distancia mínima en aire, por sobretensiones de maniobra entonces es 1,70

B.

Por Sobretensiones de Impulso 1,2/50 (atmosférico)

-

Datos

Nivel básico de aislamiento : 1050 kVp

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Número de desviaciones estándar alrededor de la media : 1,3 Desviación estándar : 3% Densidad relativa del aire : d (de acuerdo a zonas de aislamiento) -

Cálculo de la tensión crítica disrruptiva corregida a las condiciones de trabajo :

CFOC =

1050 = 1 214 kVp (1-1,3x0,03) x d

-

De acuerdo a curvas típicas de los fabricantes de aisladores la distancia de seguridad al impulso de rayo, correspondiente a conductor – placa es de 2,10.

C.

Por Sobretensiones de Frecuencia Industrial

-

Datos

Factor de sobretensión a frecuencia industrial : Máxima tensión de servicio en condiciones normales : Número de desviaciones estándar alrededor de la media : Desviación estándar :

1,1 +5 % 3,5 2%

Tensión crítica disrruptiva en condiciones normales CFO = 1,10 x 220 x √2 x 1,05 x √3

1 . (1-3,5x0,02)

= 223,1 kVp Factores de corrección : Densidad relativa del aire Humedad Lluvia

: : :

d 0,90 0,95

Tensión crítica disrruptiva corregida a condiciones de trabajo

CFOC =

223,1 d x 0,9 x 0,95

= 289,9 kVp

De acuerdo a la curva establecida por el EPRI para sobretensión vs air gap se tiene las distancias de 0,35.

Estas distancias de seguridad, será considerada para dimensionar la cabeza de la torre con viento máximo.

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Las distancias mínimas en aire con las que se diseña la cabeza de la torre son las de Sobretensión de Impulso de Rayo (Mayor a la sobretensión de Maniobra) y las de sobretensión a frecuencia industrial las cuales son : Distancia estándar (Impulso de rayo) Distancia mínima (Frecuencia Industrial)

: :

2,10 0,35

En el diseño de la configuración geométrica de la torre de suspensión se adopta las distancias de acuerdo a la zona de aislamiento con el siguiente concepto: Distancia estándar:

Para un ángulo de oscilación de la cadena de hasta 20°. Para sobretensiones a impulso de rayo.

Mínima distancia:

Para un ángulo de oscilación de 60° y viento máximo. Para sobretensiones a frecuencia industrial.

Y para el diseño de la configuración geométrica de la torre angular y terminal se adopta: Distancia estándar:

Para un ángulo de oscilación de la cadena de hasta 15°. Para sobretensiones a impulso de rayo.

Mínima distancia:

Para un ángulo de oscilación de 50° y viento máximo. Para sobretensiones a frecuencia industrial.

Anexo N° 6

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CALCULO DEL AISLADOR 1.

SELECCIÓN POR CONSIDERACIONES ELECTRICAS Nivel de aislamiento al Impulso (BIL) : 1 050 kVp Nivel de aislamiento para sobretensiones de frecuencia industrial : 460 kV Desviación estándar para sobretensiones de impulso : 3% Desviación estándar para sobretensiones a frecuencia industrial : 2% Factor de corrección por precipitación de lluvia = 0,95. El tratamiento del cálculo de la tensión crítica disruptiva es similar al utilizado para evaluar las distancias de aislamiento en aire. El número de aisladores se ha establecido en concordancia con las curvas dadas por los fabricantes de aisladores de acuerdo a la Norma IEC. A continuación se indican el resultado de este análisis: a)

Por sobretensión de Impulso Tensión crítica disruptiva (kVp)

Número de Aisladores

CFOc = 1 214,0 kVp

b)

13

Por sobretensión a frecuencia industrial bajo lluvia Tensión crítica disruptiva (kVp)

Número de Aisladores

CFOc = 289,9 kVp

c)

7

La atmósfera de la zona donde se encuentran las líneas de 220 kV se considera que tiene una alta contaminación, por su cercanía a la costa y con muy escasa precipitación. Por tanto se puede establecer una línea de fuga específica de 31 mm/kV de acuerdo a Norma IEC-815, que representa un requerimiento de línea de fuga que alcanza a 7595 mm. No es prudente adptar un grado de contaminación menor porque el alejamiento del litoral si bien es de 25 a 30 km esta es una zona desértica con escasa precipitación. Se adjunta Norma IEC Considerando un aislador antifog de 146 x 280 mm con una línea de fuga de 445 mm, el número de aisladores requeridos es 17.

d)

Conclusión: De acuerdo a los items a), b) y c) se concluye que: El número de aisladores antifog 146 x 280 mm que conforma suspensión y anclaje son: 17 aisladores en cadenas de suspensión y cuello muerto

Anexo N° 6

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la cadena de

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18 aisladores en cadenas de anclaje

RECOMENDACIONES PARA DISTANCIA DE FUGA EN AISLADORES PARA AMBIENTES CONTAMINADOS (NORMA IEC 815)

Nivel de Contaminación

Ligero Nivel I

Medio Nivel II

Alto Nivel III

Muy Alto Nivel IV

Descripción del Ambiente - Áreas sin industrias y con baja densidad de casas equipadas con calefacción. - Áreas con baja densidad de industrias o casas pero sujetas a frecuentes vientos o lluvia. - Áreas agrícolas - Áreas montañosas Todas las áreas situadas de 10 km a 20 km del mar y no expuestas a vientos directos provenientes del mar. - Áreas con industrias que no producen humo contaminante y/o con densidad moderada de casas equipadas con calefacción. - Áreas con alta densidad de casas pero sujetas a frecuentes vientos y/o lluvia. - Áreas expuestas a vientos del mar pero no cercanas a la costa (al menos varios kilómetros de distancia). - Áreas con alta densidad de industrias y suburbios de grandes ciudades con alta densidad de casas con calefacción que generen contaminación. - Áreas cercanas al mar o expuestas a vientos relativamente fuertes procedentes del mar. - Áreas generalmente de extensión moderada, sujetas a contaminantes conductivos, y humo industrial, que produzca depósitos espesos de contaminantes. - Áreas de extensión moderada, muy cercanas a la costa y expuestas a rocío del mar, o a vientos muy fuertes con contaminación procedentes del mar. - Áreas desérticas, caracterizadas por falta de lluvia durante largos períodos, expuesta a fuertes vientos que transporten arena y sal, y sujetas a condensación con regularidad.

Distancia de fuga Nominal mínima (mm/kVφ-φ)

16

20

25

31

Notas : 1.

En áreas con contaminación muy ligera, se puede especificar una distancia de fuga de 12 mm/kV, como mínimo y dependiendo de la experiencia de servicio.

2.

En el caso de polución excepcional severa, una distancia nominal especifica de fuga de 31 mm/kV no es adecuado. Dependiendo de la experiencia de servicio y/o de los resultados de prueba de laboratorio, puede usarse un valor más alto de distancia de fuga, pero en algunos casos la viabilidad de lavar o engrasar puede ser considerado.

Anexo N° 6

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2.

SELECCIÓN POR ESFUERZOS MECANICOS

2.1

Cadenas de Suspensión Para cada cadena de suspensión deberá cumplirse la siguiente relación:

CR ≥ fs × Ctt ² + Cvt ² , Donde : CR = Carga de rotura de la cadena de aisladores fs = Factor de seguridad ≥ 3 Ctt = Carga transversal total Cvt = Carga vertical total Considerando el análisis para el conductor ACAR 608 mm², considerando la carga de rotura del aislador CR = 120 kN, se satisface el factor de seguridad >3.

2.2

Cadenas de Anclaje En las cadenas de anclaje debe cumplirse la relación:

CR ≥ fs × Cl Donde : CR = Carga de rotura de la cadena de aisladores fs = Factor de seguridad ≥ 3 Cl = Carga longitudinal máxima De igual forma analizando para el conductor ACAR 608 mm², considerando la carga de rotura del aislador CR = 120 kN, se satisface el factor de seguridad >3.

Anexo N° 6

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