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• Richard Hernan Reyes Jara

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6.- DISTANCIA DE DISEÑO Dimensionamiento de Distancias Mínimas del Aire Para el dimensionamiento de las distancias mínimas en el aire sólo es determinante aquella componente que produce el esfuerzo más fuerte para un tipo dado de electrodos. En el rango de 𝑈𝑚 < 300 𝐾𝑣, ésta es generalmente la tensión de impulso atmosférico con polaridad positiva. A continuación, se presentan los valores establecidos en la recomendación IEC 60071-2(1996) para la separación mínima en aire fase-tierra y fase-fase para los diferentes niveles normalizados de aislamiento al impulso tipo rayo y al impulso de maniobra.

Tabla: Correlación entre tensiones de soportabilidad al impulso atmosférico y distancias mínimas en el aire (𝑈𝑚 < 300 𝐾𝑣) Tensión nominal soportada al impulso tipo rayo [Kv] 20 40 60 75 95 125 145 170 200 250 325 450 550 650 750 850 950 1050 1175 1300 1425 1550 1675 1800 1950

Distancia mínima [mm] Punta-estructura Conductor-estructura 60 60 90 120 160 220 270 320 380 480 630 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 2350 2600 2850 3100 3350 3600 3900

1600 1700 1900 2200 2400 2600 2900 3100 3300 3600

2100 Notas

4200

3900

(1) Los impulsos atmosféricos normalizados son aplicables tanto a fase-tierra como fase-fase. (2) Las distancias punta-estructura y conductor-estructura son aplicables a aislamientos fase-tierra. (3) La distancia punta-estructura es también aplicable a aislamientos fase-fase.

Condición Partes Flexibles Para barras flexibles hay que considerar el desplazamiento horizontal debido a los cortocircuitos. La IEC y la CIGRÉ presentan una metodología para encontrar la tensión de aisladores y el desplazamiento de los conductores debido al cortocircuito que dependen de la relación entre la fuerza electromagnética y el peso del conductor, de la flecha estática y de las elongaciones elástica y térmica del conductor. El rango de movimiento del conductor está dado por 𝑌𝑘 , el cual se puede tomar en función de la flecha máxima estática 𝑌0 . 𝑌𝑘 = 1.2 ∗ sin(40°)𝑌0 𝑌𝑘 = 0.7713 ∗ 𝑌0 De donde, la separación entre fases es: 𝑎 = 𝑎𝑚𝑖𝑛 + 2𝑌𝑘 𝑎 = 𝑎𝑚𝑖𝑛 + 1.543𝑌0 Donde: 𝑎𝑚𝑖𝑛 : Distancia fase-fase. Es una práctica común diseñar los barrajes con una flecha máxima del 3% del vano (L) , pudiéndose representar la separación entre fase de la siguiente forma: 𝑎 = 𝑎𝑚𝑖𝑛 + 0.0463 𝐿 Para el BIL de 1050 kV, de la Tabla de correlación se determina un 𝑎𝑚𝑖𝑛= 2100 mm y se considera un L = 25000 mm, se obtiene una Distancia entre fases de 3258 mm.

Distancias mínimas de seguridad. Valor básico: El valor básico se define como la distancia mínima fase – tierra en el aire y se obtiene incrementando el valor de la distancia mínima fase – tierra en un 5% o 10% como factor de seguridad.

Tensión más elevada para el material Um kV (valor eficaz).

Tensión soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial kV (valor eficaz).

Tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo kV ( valor de cresta ).

(230)

(550)

275

650

325

750

(275)

(650)

(325)

(750)

360

850

395

950

170

245

460 1 050 Tabla: Niveles de aislamiento normalizados para la gama I (1 kV< Um≤ 245 kV), IEC 60071-1 Según la tabla para nuestra tensión nominal (220 kV) la tensión soportada normalizada a los impulsos tipo rayo es 1.050 (kV). Luego, de la de correlación entre tensiones de soportabilidad al impulso atmosférico y distancias mínimas en el aire, se determinan que la distancia mínimas: Tensión nominal soportada al impulso tipo rayo (kV). 1.050

Distancia mínima (mm). Punta-estructura. Conductor-estructura. 2.100 1.900

Si consideramos el factor de seguridad 10%, se tiene: 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜𝑝𝑢𝑛𝑡𝑎 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 = 1,1 ∙ 2100 = 2.310 (𝑚𝑚) 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑡𝑟𝑢𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 = 1,1 ∙ 1900 = 2.090 (𝑚𝑚)

Zona de seguridad: involucra el valor básico, la altura del personal y el trabajo que se debe hacer en el equipo, incluyendo los requerimientos de movimiento y acceso.

Figura: dimensiones medias de un operador. En ausencia de barreras, muros o mallas protectoras se debe tener en cuenta para la libre circulación del personal: 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜 + 2,25 = 2,31 + 2,25 = 4,56 (𝑚)

Trabajos sobre equipos o sobre conductores: se debe establecer una zona de seguridad en caso de trabajos en la subestación con presencia de tensión en los conductores y equipos. Para esto: 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎ℎ𝑜𝑟𝑖𝑧𝑜𝑛𝑡𝑎𝑙 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜 + 1,75 = 2,31 + 1,75 = 4,06 (𝑚) 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑐𝑎𝑙 = 𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜 + 1,25 = 2,31 + 1,75 = 3,56 (𝑚)

Distancia entre equipos de patio Cuando se tienen equipos de aspecto exterior similar, pero dimensiones ligeramente distintas, se puede, por razones estéticas, adoptar por distancias iguales entre estos equipos. A continuación, se muestra un intervalo típico de separación entre centros de equipos para diferentes niveles de tensión.

Equipos (entre equipo y equipo) 1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12 13 14

Transformador de instrumentación y seccionador Interruptor y seccionador Interruptor y seccionador con vía de circulación Interruptor y transformador de instrumentación Interruptor y transformador de instrumentación con vía de circulación Seccionador y Seccionador Seccionador pantógrafo y Seccionador pantógrafo Seccionador pantógrafo y transformador pantógrafo Interruptor y seccionador pantógrafo Interruptor y seccionador pantógrafo con vía de circulación Seccionador y Seccionador pantógrafo Entre transformadores de instrumentación Pararrayos y transformadores de interrupción Entre cualquier equipo y el cerco perimetral

72.5 [Kv]

Distancia típica [m] 123 [Kv] 245 [Kv] 550 [Kv]

800 [Kv]

2.0

3.0

4.0

6.0

7.5

2.0 5.5

3.0 7.5

4.5-5.5 8.0-9.5

1.5

2.0

3.5-4.5

7.0-8.0 12.014.0 6.5

9.0-10.0 14.016.0 8.5

5.0

6.5

6.5

10.012.0

12.014.0

3.0 -

3.5 3.0

6.0 4.5

7.0-8.0 6.5

9.0-10.0 8.0

-

2.5

3.5

5.5

7.0

-

3.0

5.0

10.0

13.0

-

7.0

7.5-9.0

-

3.5

4.5

11.013.0 7.0

13.015.0 9.0

1.5

2.0

3.0

4.0-5.0

6.0

1.5

2.0

3.0

5.0

6.0

3.7

4.0

4.9

6.4

7.0