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norma españolla experim mental

UNE-IEC/TS S 60815-1 EX

Abril 2013 TÍTULO

Seleccción y dimensionamiento de aisladoress de alta tensión destin nados para su utilización en condiciones de d contaminación

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Parte 1: Definiciones, información y principioos generales

Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions. Part 1: Definitionns, information and general principles.

CORRESPONDENCIA

Esta norrma experimental es idéntica a la Norma Internacional IEC/TS 60815-1:2008.

OBSERVACIONES

ANTECEDENTES

Esta noorma experimental ha sido elaborada por el comité técnico AEN/CTN 207 Transpoorte y distribución de energía eléctrica cuya Secretaría desempeña d UNESA.

Editada e impresa por AENOR Depósito legal: M 13213:2013

LAS OBSE ERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A:

© AENOR 2013 Reproducción prohibida

57 Páginas Génova, 6 28004 MADRID-Españña

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Tel.: 902 102 201 Fax: 913 104 032

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IEC/TS 60815-1:2008

ÍNDICE Página PRÓLOGO .............................................................................................................................................. 6 1

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ............................................................................. 9

2

NORMAS PARA CONSULTA ........................................................................................... 10

3 3.1 3.2

TÉRMINOS, DEFINICIONES Y ABREVIATURAS ...................................................... 10 Términos y definiciones ....................................................................................................... 10 Abreviaturas ......................................................................................................................... 12

4

MÉTODOS PROPUESTOS PARA LA SELECCIÓN Y EL DIMENSIONADO DE UN AISLADOR ...................................................................... 12 Comentarios previos............................................................................................................. 12 Método 1 ................................................................................................................................ 12 Método 2 ................................................................................................................................ 12 Método 3 ................................................................................................................................ 13

4.1 4.2 4.3 4.4 5

PARÁMETROS DE ENTRADA PARA LA SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS AISLADORES ........................................................... 15

6

REQUISITOS DE LA RED................................................................................................. 15

7 7.1 7.1.1 7.1.2 7.2 7.3

CONDICIONES AMBIENTALES ..................................................................................... 17 Identificación de tipos de contaminación ........................................................................... 17 Contaminación tipo A .......................................................................................................... 17 Contaminación tipo B .......................................................................................................... 17 Principales tipos de ambientes ............................................................................................ 17 Severidad de la contaminación ............................................................................................ 18

8 8.1 8.2 8.3

EVALUACIÓN DE LA SEVERIDAD DE LA CONTAMINACIÓN DEL SITIO ........ 19 Severidad de la contaminación del sitio .............................................................................. 19 Métodos de evaluación de la severidad de la contaminación del sitio .............................. 19 Clases de severidad de la contaminación del sitio (SPS) ................................................... 20

9 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.5.1 9.5.2 9.5.3 9.5.4 9.5.5

DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DEL AISLAMIENTO .................................. 25 Descripción general del proceso .......................................................................................... 25 Orientaciones generales sobre materiales .......................................................................... 25 Orientación general sobre los perfiles ................................................................................ 25 Consideraciones sobre la línea de fuga y la longitud del aislador .................................... 27 Consideraciones para las aplicaciones o entornos excepcionales o específicos ............... 27 Aisladores huecos ................................................................................................................. 27 Zonas áridas .......................................................................................................................... 28 Efectos de proximidad.......................................................................................................... 28 Orientación ........................................................................................................................... 28 Métodos de mantenimiento y cuidados paliativos ............................................................. 29

ANEXO A (Informativo) DIAGRAMA DE FLUJO DE LA REPRESENTACIÓN DE LOS MÉTODOS DE DISEÑO ......................................................... 30 ANEXO B (Informativo) MECANISMOS DE CONTORNEO EN CONTAMINACIÓN ........... 33 ANEXO C (Normativo)

MEDIDA DE ESDD Y NSDD ................................................................. 36

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ANEXO D (Normativo)

EVALUACIÓN DE LA SEVERIDAD DE CONTAMINACIÓN TIPO B.................................................................. 42

ANEXO E (Normativo)

MEDICIÓN CON MEDIDORES DE DEPÓSITO DE POLVO DIRECCIONAL ........................................................................ 44

ANEXO F (Normativo)

USO DE MÉTODOS DE ENSAYO DE LABORATORIO .................. 48

ANEXO G (Normativo)

ENFOQUES DETERMINISTAS Y ESTADÍSTICOS PARA EL ENSAYO DE SEVERIDAD DE CONTAMINACIÓN ARTIFICIAL Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN .............................. 49

ANEXO H (Informativo) EJEMPLO DE UN CUESTIONARIO PARA LA RECOGIDA DE INFORMACIÓN SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE AISLADORES EN ZONAS CONTAMINADAS ............................ 52 ANEXO I (Informativo)

FACTOR DE FORMA ............................................................................ 55

ANEXO J (Informativo) CORRESPONDENCIA ENTRE LÍNEA DE FUGA ESPECÍFICA Y USCD ..................................................................................................... 56 BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 57 --`,``,````,,````,,,,``,``,`,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---

Figura 1 – Severidad de la contaminación del sitio tipo A – Relación entre ESDD/NSDD y SPS para el aislador de caperuza y perno de referencia ................................................................. 22 Figura 2 – Severidad de la contaminación del sitio tipo A – Relación entre ESDD/NSDD y SPS para el aislador tipo bastón de referencia ................................................................................ 22 Figura 3 – Severidad de la contaminación del sitio tipo B – Relación entre SES y SPS para aisladores de referencia o un monitor .............................................................................. 23 Figura C.1 – Cadenas de aisladores para la medición ESDD y NSDD ............................................. 36 Figura C.2 – Limpieza de los contaminantes en la superficie del aislador ....................................... 38 Figure C.3 – Valor de b ......................................................................................................................... 39 Figure C.4 – Relación entre σ20 y Sa .................................................................................................... 40 Figure C.5 – Procedimiento para medir NSDD .................................................................................. 41 Figura E.1 – Medidores direccionales del depósito de polvo ............................................................. 44 Figura G.1 – Ilustración para el diseño basado en el enfoque determinista .................................... 50 Figura G.2 – Concepto estrés/resistencia para el cálculo del riesgo contoneo por contaminación ................................................................................................................................. 50 Figura H.1 – Factor de forma............................................................................................................... 55

Tabla 1 – Los tres métodos para la selección y dimensionamiento del aislador .............................. 14 Tabla 2 – Parámetros de entrada para la selección y dimensionamiento de los aisladores ............ 15 Tabla 3 – Índice de indicador de contaminación de depósito de polvo direccional en relación a la clase SPS ...................................................................................................................... 23

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Tabla 4 – Corrección de clase de severidad de contaminación del sitio como un función de niveles DDDG NSD ............................................................................................. 23 Tabla 5 – Ejemplos de ambiente típicos .............................................................................................. 24 Tabla 6 – Perfiles típicos y sus principales características ................................................................ 26 Tabla E.1 – Índice de contaminación del indicador del depósito de polvo direccional en relación con la clase de severidad de contaminación del sitio....................................................... 46 Tabla E.2 – Corrección de la clase de severidad de contaminación del sitio como función de los niveles DDDG NSD ............................................................................................. 46

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Tabla J.1 – Correspondencia entre la línea de fuga específica y la línea de fuga específica unificada ............................................................................................................................... 56

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COMISIÓN ELECTROTÉCNICA INTERNACIONAL Selección y dimensionamiento de aisladores de alta tensión destinados a ser utilizados en condiciones contaminadas Parte 1: Definiciones, información y principios generales PRÓLOGO 1) IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) es una organización mundial para la normalización, que comprende todos los comités electrotécnicos nacionales (Comités Nacionales de IEC). El objetivo de IEC es promover la cooperación internacional sobre todas las cuestiones relativas a la normalización en los campos eléctrico y electrónico. Para este fin y también para otras actividades, IEC publica Normas Internacionales, Especificaciones Técnicas, Informes Técnicos, Especificaciones Disponibles al Público (PAS) y Guías (de aquí en adelante "Publicaciones IEC"). Su elaboración se confía a los comités técnicos; cualquier Comité Nacional de IEC que esté interesado en el tema objeto de la norma puede participar en su elaboración. Organizaciones internacionales gubernamentales y no gubernamentales relacionadas con IEC también participan en la elaboración. IEC colabora estrechamente con la Organización Internacional de Normalización (ISO), de acuerdo con las condiciones determinadas por acuerdo entre ambas. 2) Las decisiones formales o acuerdos de IEC sobre materias técnicas, expresan en la medida de lo posible, un consenso internacional de opinión sobre los temas relativos a cada comité técnico en los que existe representación de todos los Comités Nacionales interesados. 3) Los documentos producidos tienen la forma de recomendaciones para uso internacional y se aceptan en este sentido por los Comités Nacionales mientras se hacen todos los esfuerzos razonables para asegurar que el contenido técnico de las publicaciones IEC es preciso, IEC no puede ser responsable de la manera en que se usan o de cualquier mal interpretación por parte del usuario. 4) Con el fin de promover la unificación internacional, los Comités Nacionales de IEC se comprometen a aplicar de forma transparente las Publicaciones IEC, en la medida de lo posible en sus publicaciones nacionales y regionales. Cualquier divergencia entre la Publicación IEC y la correspondiente publicación nacional o regional debe indicarse de forma clara en esta última. 5) IEC no establece ningún procedimiento de marcado para indicar su aprobación y no se le puede hacer responsable de cualquier equipo declarado conforme con una de sus publicaciones. 6) Todos los usuarios deberían asegurarse de que tienen la última edición de esta publicación.

8) Se debe prestar atención a las normas para consulta citadas en esta publicación. La utilización de las publicaciones referenciadas es indispensable para la correcta aplicación de esta publicación. 9) Se debe prestar atención a la posibilidad de que algunos de los elementos de esta Publicación IEC puedan ser objeto de derechos de patente. No se podrá hacer responsable a IEC de identificar alguno o todos esos derechos de patente.

La tarea principal de los comités técnicos de IEC es la elaboración de normas internacionales. En circunstancias excepcionales, un comité técnico puede proponer la publicación de una especificación técnica cuando: •

a pesar de repetidos esfuerzos, no puede obtenerse el apoyo requerido para la publicación de una norma internacional;

•

el tema en cuestión esté todavía bajo desarrollo técnico, o cuando por cualquier otra razón exista una posibilidad futura pero no inmediata de un acuerdo sobre una norma internacional.

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7) No se debe adjudicar responsabilidad a IEC o sus directores, empleados, auxiliares o agentes, incluyendo expertos individuales y miembros de sus comités técnicos y comités nacionales de IEC por cualquier daño personal, daño a la propiedad u otro daño de cualquier naturaleza, directo o indirecto, o por costes (incluyendo costes legales) y gastos derivados de la publicación, uso o confianza de esta publicación IEC o cualquier otra publicación IEC.

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IEC/TS 60815-1:2008

Las especificaciones técnicas son revisadas dentro de los tres años siguientes a su publicación para decidir si pueden ser transformados en normas internacionales. La Norma IEC/TS 60815-1, que es una especificación técnica, ha sido elaborada por el comité técnico 36 de IEC: Aisladores. Esta primera edición de la Especificación Técnica IEC/TS 60815-1 anula y sustituye a la Norma IEC/TR 60815, que ha sido aprobado como informe técnico en 1986. Constituye una revisión técnica y ahora tiene la categoría de especificación técnica. Esta primera edición de IEC/TS 60815-1 anula y sustituye a IEC/TR 60815, que fue publicada como informe técnico en 1986. Constituye una revisión técnica y ahora tiene el rango de especificación técnica.

•

Se ha hecho hincapié en el uso de las medidas de la severidad de contaminación en el sitio, preferiblemente al menos después de un año, para clasificar un sitio en vez de la evaluación cualitativa previa (véase más adelante).

•

Se ha reconocido que la contaminación "sólida" de los aisladores tiene dos componentes, uno soluble cuantificado por ESDD y otro insoluble cuantificado por NSDD.

•

Se ha reconocido que en algunos casos la medida de la conductividad superficial debería utilizarse para la determinación de SPS.

•

Se utilizan los resultados de los ensayos de contaminación natural y artificial como ayuda para el dimensionado y para adquirir más experiencia para promover estudios futuros que establecerán una correlación entre las severidades del sitio y del laboratorio.

•

Se ha reconocido que la longitud de la línea de fuga no siempre es el único parámetro determinante.

•

Se ha reconocido la influencia de otros parámetros geométricos y la importancia variable de los parámetros, según su tamaño, tipo y material del aislador.

•

Se ha reconocido la importancia variable de los parámetros según el tipo de contaminación.

•

Se han adoptado factores de corrección para intentar tener en cuenta la influencia de la contaminación y los parámetros del aislador.

El texto de esta especificación técnica se basa en los documentos siguientes: Proyecto para encuesta

Informe de voto

36/264/DTS

36/270/RVC

El informe de voto indicado en la tabla anterior ofrece toda la información sobre la votación para la aprobación de esta especificación técnica. Esta norma ha sido elaborada de acuerdo con las Directivas ISO/IEC, Parte 2. En la página web de IEC puede encontrarse una lista de todas las partes de la futura serie de Normas IEC 60815, bajo el título general Selección y dimensionamiento de aisladores de alta tensión destinados para su utilización en condiciones de contaminación.

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Se han hecho los siguientes cambios importantes con respecto al Informe Técnico IEC/TR 60815:

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El comité ha decidido que el contenido de esta norma (la norma base y sus modificaciones) permanezca vigente hasta la fecha de mantenimiento indicada en la página web de IEC "http://webstore.iec.ch" en los datos relativos a la norma específica. En esa fecha, la norma será – transformada en una norma internacional; – confirmada; – anulada; – reemplazada por una edición revisada; o – modificada.

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Selección y dimensionamiento de aisladores de alta tensión destinados a ser utilizados en condiciones contaminadas Parte 1: Definiciones, información y principios generales

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN La Norma IEC/TS 60815-1, que es una especificación técnica, es aplicable a la selección de los aisladores, y la determinación de sus dimensiones pertinentes, para ser utilizados en redes de alta tensión con respecto a la contaminación. Para los propósitos de esta especificación técnica, los aisladores se dividen en las siguientes categorías generales, cada uno tratado en una parte específica de la siguiente manera: – IEC/TS 60815-2, Aisladores de cerámica y vidrio y para redes de corriente alterna; – IEC/TS 60815-3, Aisladores poliméricos para redes de corriente alterna; – IEC/TS 60815-4, equivalente a IEC 60815-2 para redes de corriente continua1); – IEC/TS 60815-5, equivalente a IEC 60815-3 para redes de corriente continua1). Esta parte de la Norma IEC 60815 proporciona una definición general, los métodos para la evaluación de la severidad de la contaminación del sitio (SPS – Site Pollution Severity) y se esbozan los principios para llegar a un juicio formado sobre el probable comportamiento de un aislador en ciertos ambientes de contaminación. Esta especificación técnica es aplicable en general a todos los tipos de aislamiento externo, incluyendo el aislamiento que forma parte de otro aparato. El término "aislador" se utiliza aquí en adelante para referirse a cualquier tipo de aislador. Los documentos CIGRE C4 [1], [2], [3]2), forman un complemento útil de esta especificación técnica para aquellos que deseen estudiar en mayor profundidad el comportamiento de un aislador en la contaminación. Esta especificación técnica no trata los efectos de nieve, hielo o altitud sobre aisladores contaminados. Aunque este asunto sea tratado por CIGRE [1], [4], el conocimiento corriente es muy limitado y la práctica es demasiado diversa. El objeto de esta especificación técnica es: •

comprender e identificar los parámetros de la red, la aplicación, el equipamiento y la influencia del sitio en el comportamiento de la contaminación de los aisladores;

•

entender y elegir el método adecuado para el diseño y selección de la solución de aislador, sobre la base de datos disponibles, tiempo y recursos;

•

caracterizar el tipo de contaminación en un sitio y determinar la severidad de la contaminación del sitio (SPS – Site Pollution Severity);

•

determinar la línea de fuga específica unificada de referencia (UCSD – Unified Specific Creepage Distance) de SPS;

•

determinar las correcciones a la "referencia" USCD a tener en cuenta las propiedades específicas (sobre todo el perfil del aislador) de los aisladores "candidatos" para el tipo de sitio, la aplicación y la red;

•

determinar las ventajas y desventajas de las posibles soluciones;

1) En el momento de redactar estos proyectos aún no se han iniciado. 2) Las cifras entre corchetes se refieren a la bibliografía.

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•

evaluar la necesidad y ventajas de soluciones "híbridos" o medidas paliativas;

•

si es necesario, determinar los métodos de ensayo apropiados y los parámetros para comprobar el comportamiento de los aisladores seleccionados.

2 NORMAS PARA CONSULTA Las normas que a continuación se indican son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las referencias con fecha, sólo se aplica la edición citada. Para las referencias sin fecha se aplica la última edición de la norma (incluyendo cualquier modificación de ésta). IEC 60038 Tensiones normalizadas de IEC. IEC 60050-471 Vocabulario Electrotécnico Internacional. Parte 471: Aisladores. IEC 60305 Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 kV. Elementos de las cadenas de aisladores de material cerámico o de vidrio para sistemas de corriente alterna. Características de los elementos de las cadenas de aisladores tipo caperuza y vástago. IEC 60433 Aisladores para líneas aéreas de tensión nominal superior a 1 kV. Aisladores de cerámica para sistemas de corriente alterna. Características de los elementos de cadenas de aisladores de tipo bastón. IEC 60507:1991 Ensayos de contaminación artificial de aisladores para alta tensión destinados a redes de corriente alterna. IEC/TR 61245 Ensayos de contaminación artificial de aisladores para alta tensión destinados a redes de corriente continua. 3 TÉRMINOS, DEFINICIONES Y ABREVIATURAS 3.1 Términos y definiciones Para los fines de este documento, se aplican los términos, definiciones y abreviaturas siguientes. Las definiciones que figuran a continuación son aquellas que o bien no aparecen en la Norma IEC 60050-471 o que difieran de las indicadas en la Norma IEC 60050-471.

3.1.2 aislador tipo bastón de referencia: Aislador tipo bastón L100 (según la Norma IEC 60433) con aletas planas sin nervios utilizado para medir la severidad de la contaminación del sitio que tiene ángulo superior de la aleta entre 14º y 24º y un ángulo inferior entre 8º y 16º y al menos 14 aletas. 3.1.3 cuerpo (de un aislador): Parte aislante central de un aislador situada entre las aletas. NOTA También conocido como vástago en los aisladores pequeños.

3.1.4 aleta: Proyección del cuerpo de un aislador, destinada a aumentar la línea de fuga. NOTA En el apartado 9.3 se ilustran algunos perfiles típicos de aletas.

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3.1.1 aislador caperuza y perno de referencia: Aislador tipo caperuza y perno tipo U120B o U160B (según la Norma IEC 60305) normalmente utilizado en cadenas de 7 a 9 unidades para medir la severidad de la contaminación del sitio.

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3.1.5 línea de fuga: Distancia más corta o la suma de las distancias más cortas, a lo largo de las partes aislantes de un aislador entre aquellas partes que soportan normalmente la tensión de servicio entre ellas.

NOTA 2 Si se aplica un recubrimiento de alta resistencia, por ejemplo esmalte semiconductor, sobre ciertas partes del cuerpo aislante de un aislador, estas superficies se consideran superficies aislantes efectivas y la distancia medida a lo largo de ellas se incluye en la línea de fuga.

[VEI 471-01-04, modificado] 3.1.6 línea de fuga específica unificada, USCD: Línea de fuga de un aislador dividida entre el valor eficaz de la tensión más alta de servicio aplicada al aislador. NOTA 1 Esta definición difiere de la de la línea de fuga especificada para la cual se utiliza el valor fase-fase de la tensión más alta aplicada (para las redes de tensión alterna, habitualmente Um/ 3 . Para un aislamiento fase-tierra, esta definición resultará en un valor que es 3 veces la dada por la definición de la línea de fuga especificada del Informe Técnico IEC/TR 60815:1986. NOTA 2 Para "Um" véase VEI 604-03-01 [5].

NOTA 3 Se expresa generalmente en mm/kV y usualmente expresado como un mínimo.

3.1.7 parámetros del perfil del aislador: Conjunto de parámetros geométricos que influyen en el comportamiento de la contaminación. 3.1.8 densidad del depósito de sal, SDD (Salt Deposit Density): Cantidad de cloruro sódico (NaCl) en un depósito artificial en una superficie dada del aislador (partes metálicas y materiales de montaje no están incluidos en esta superficie) dividida entre el área de esta superficie, generalmente expresada en mg/cm2. 3.1.9 densidad de depósito de sal equivalente, ESDD (Equivalent Salt Deposit Density): Cantidad de cloruro sódico (NaCl) que, cuando se disuelve en agua desmineralizada, da el mismo volumen de conductividad que la del depósito natural retirado de una superficie dada del aislador, dividida por el área de esta superficie, generalmente expresada en mg/cm2. 3.1.10 densidad de depósito no soluble, NSDD (Non Soluble Deposit Density): Cantidad de residuo no soluble retirado de una superficie dada del aislador dividida por el área de esta superficie, generalmente expresada en mg/cm2. 3.1.11 salinidad equivalente del sitio, SES (Site Equivalent Salinity): Salinidad de un ensayo de niebla salina según la Norma IEC 60507 que daría valores de pico de corriente de fuga comparables a los del mismo aislador a los que se produce a la misma tensión por la contaminación natural en un sitio, generalmente expresada en kg/m3. 3.1.12 indicador índice de depósito de polvo – soluble, DDGI-S (Dust Deposit Gauge Index – Soluble): Conductividad volumen, generalmente expresada en μS/cm, de los contaminantes recogidos por un medidor de depósito de polvo durante un período determinado de tiempo cuando se disuelve en una cantidad dada de agua desmineralizada. 3.1.13 indicador índice de depósito de polvo – no soluble, DDGI-N (Dust Deposit Gauge Index – Soluble): Masa de residuo no soluble recogido por un medidor de depósito de polvo durante un período determinado de tiempo, generalmente expresada en mg. 3.1.14 severidad de la contaminación del sitio, SPS (Site Pollution Severity): Valor máximo de cualquiera de las ESDD/NSDD, SES o DDGIS/DDGIN, grabado durante un período adecuado de tiempo. 3.1.15 clases de severidad de la contaminación del sitio: Clasificación de la severidad de la contaminación en un sitio, desde muy ligera a muy severa, como una función de la SPS.

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NOTA 1 La superficie de cemento o de cualquier otro material de fijación no aislante no se considera que forme parte de la línea de fuga.

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3.2 Abreviaturas DDDG

indicador de depósito de polvo direccional (directional dust deposit gauge)

DDGI-S

indicador índice de depósito de polvo – soluble (dust deposit gauge index – soluble)

DDGI-N

indicador índice de depósito de polvo – no soluble (dust deposit gauge index – non soluble)

Dm

meses secos (para DDDG) – (dry months (for DDDG))

ESDD

densidad de depósito de sal equivalente – (equivalente salt deposit density)

Fd

días de niebla (para DDDG) – (fog days (for DDDG))

Ff

factor de forma – (form factor)

NSD

depósito no soluble – (non soluble deposit)

NSDD

densidad de depósito no soluble – (non soluble deposit density)

PI

índice de contaminación (para DDDG) – (pollution index (for DDDG))

SDD

densidad del depósito de sal – (salt deposit density)

SES

salinidad equivalente del sitio – (site equivalent salinity)

SPS

severidad de la contaminación del sitio – (site pollution severity)

TOV

sobre tensión temporal – (temporary overvoltage)

USCD

línea de fuga específica unificada – (unified specific creepage distance)

4 MÉTODOS PROPUESTOS PARA LA SELECCIÓN Y EL DIMENSIONADO DE UN AISLADOR 4.1 Comentarios previos Para seleccionar aisladores adecuados de catálogos basados en los requisitos de la red y las condiciones ambientales, se recomiendan tres métodos (1, 2 y 3, en la tabla 1 a continuación). Estos métodos también se muestran en forma de diagrama de flujo en el anexo A. La tabla 1 muestra los datos y las decisiones necesarias dentro de cada método. La aplicabilidad de cada método depende de los datos disponibles, el tiempo y la economía que participan en el proyecto. El grado de confianza en que el tipo y el tamaño de aislador han sido seleccionados también varía en función de las decisiones tomadas durante el proceso. Se entiende que si se han tomado "atajos" en el proceso de selección, entonces, la solución resultante representará un sobre diseño, más que uno con un alto riesgo de fallo en servicio. En realidad, el comportamiento de los aisladores contaminados está determinado por interacciones complicadas y dinámicas entre el medio ambiente y el aislador. El anexo B ofrece un breve resumen del mecanismo de contorneo bajo contaminación. 4.2 Método 1 En el método 1, estas interacciones están bien representadas en una línea operativa, o subestación y también se pueden representar en una estación de prueba. 4.3 Método 2 En el método 2, estas interacciones no pueden ser plenamente representadas por ensayos de laboratorio, por ejemplo, los ensayos especificados en las Normas IEC 60507 e IEC/TR 61245.

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4.4 Método 3 En el método 3, dichas interacciones sólo puede ser representadas y tenidas en cuenta hasta cierto punto por los factores de corrección. El Método 3 puede ser rápido y económico para el proceso de selección y dimensionamiento pero puede conducir a una sobreestimación de la SPS o a una solución menos económica debido a sobrediseño. Los costes generales, incluidos los requisitos de comportamiento impuestos, tienen que tomarse en cuenta a la hora de elegir entre los tres métodos. Cuando las circunstancias lo permitan, deberían adoptarse los métodos 1 o 2. Las escalas de tiempo que intervienen en los tres métodos son los siguientes: •

Por la experiencia de servicio (Método 1), un período de funcionamiento satisfactorio de cinco a diez años se puede considerar como aceptable. Este período puede ser más largo o más corto según la frecuencia y severidad de fenómenos climáticos y de contaminación.

•

Para experiencias en estaciones de ensayo (Método 1), un período de investigación de dos a cinco años puede ser considerado como típico. Este período puede ser mayor o menor de acuerdo con el protocolo de la prueba y la severidad.

•

Para la medición de la severidad del sitio (Métodos 2 y 3), es necesario un período de al menos un año (véase 8.2).

•

Para la estimación de la severidad del sitio (Métodos 2 y 3), es necesario llevar a cabo la investigación sobre el clima y el medio ambiente y para identificar y analizar todas las posibles fuentes de contaminación. Por lo tanto, la estimación no es necesariamente un proceso inmediato y puede requerir varias semanas o meses.

•

Para las pruebas de laboratorio (Método 2), el tiempo necesario es una cuestión de semanas o meses, dependiendo del tipo y la magnitud de las pruebas.

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Tabla 1 – Los tres métodos para la selección y dimensionamiento del aislador MÉTODO 1 (Utilice la experiencia pasada)

MÉTODO 2 (Medida y ensayo) Mida o estime la severidad de la contaminación del sitio Seleccione aisladores candidatos con el perfil y las directrices de línea de fuga de más adelante Elija los ensayos de laboratorio y los criterios aplicables de ensayo Compruebe/ajuste candidatos Requisitos de la red Condiciones ambientales Parámetros del aislador Tiempo y recursos disponibles

MÉTODO 3 (Medida y diseño) • Mida o estime la severidad de la contaminación del sitio • Utilice estos datos para elegir el tipo y el tamaño de aislamiento basado en el perfil y las directrices de línea de fuga de más adelante

• ¿Hay tiempo para medir la severidad de la contaminación del sitio?

• ¿Hay tiempo para medir la severidad de la contaminación del sitio?

•

Método

• Use el campo existente o experiencia de la estación de prueba para el mismo sitio, un sitio cercano o un sitio con condiciones similares

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• • • • •

Requisitos de la red Condiciones ambientales Datos de Parámetros del aislador entrada Historial del funcionamiento ¿El aislamiento existente satisface los requisitos del proyecto y tiene la intención de utilizar el mismo diseño de aislamiento? SÍ NO Utilice el Use diferente mismo diseño de diseño de aislamiento, aislamiento materiales o tamaño. Utilice la Decisiones experiencia para preseleccionar la nueva solución o tamaño • Si es necesario, utilice el perfil y las directrices de línea de fuga de más adelante para Proceso de adaptar los parámetros del selección aislamiento existente a la nueva opción usando el Método 2 o 3

Precisión

• Una selección con una buena precisión

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•

• • • • • •

SÍ NO Medir Estimar • El tipo de contaminación determina el método de ensayo de laboratorio que se utilizará • La severidad del sitio determina los valores de ensayo • Seleccione a los candidatos • Verifique si los datos de comportamiento a la contaminación no están disponibles para los candidatos • Si es necesario, ajuste la selección/tamaño de acuerdo a los resultados de los ensayos

• Una selección con una precisión que varía según el grado de errores y/o atajos en la evaluación de la severidad del sitio y con los supuestos y/o limitaciones de los ensayos de laboratorio elegidos

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• • • •

Requisitos de la red Condiciones ambientales Parámetros del aislador Tiempo y recursos disponibles

SÍ Medir

NO Estimar

• Utilice el tipo de contaminación y el clima para seleccionar los perfiles adecuados y utilizando las directrices de más adelante • Use el nivel de contaminación y los factores de corrección para el diseño del perfil y el material para dimensionar el aislamiento utilizando las directrices de más adelante • Una solución posible sobre o debajo de las dimensiones, en comparación con los métodos 1y2 • Una selección con una precisión que varía según el grado de errores y/o atajos en la evaluación de la severidad del sitio y la aplicabilidad de los factores de corrección seleccionados

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Un ejemplo de un cuestionario que se puede utilizar en el Método 1 para obtener la experiencia operativa a partir de una línea existente o subestación figura en el anexo H. En el anexo F se describen, en términos generales, las directrices para el uso de ensayos de laboratorio. Ambos métodos de diseño determinista y estadístico están disponibles para diseñar y seleccionar las soluciones de aislador adecuado basado en SPS y los resultados de los ensayos de laboratorio, una breve descripción de estos dos métodos se da en el anexo G. Para el Método 3, la línea de fuga específica unificada mínima requerida y los factores de corrección se dan en las partes pertinentes de esta publicación. 5 PARÁMETROS DE ENTRADA PARA LA SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS AISLADORES La selección y dimensionamiento de los aisladores para uso en exterior es un proceso complicado; tienen que considerarse un gran número de parámetros para obtener un resultado satisfactorio. Para un determinado sitio o proyecto, los parámetros de entrada requeridos son considerados bajo tres categorías: los requisitos de la red, las condiciones ambientales del sitio y los parámetros de aisladores de los catálogos del fabricante. Cada una de estas tres categorías contiene un número de parámetros, como se indica en la tabla 2 a continuación. Estos parámetros se discuten en los capítulos posteriores. Tabla 2 – Parámetros de entrada para la selección y dimensionamiento de los aisladores Requisitos de la red Tipo de red: Tensión máxima de funcionamiento a través del aislamiento Parámetros de coordinación de aislamiento Requisitos de comportamiento impuestos Distancias en el aire, geometría impuesta, dimensiones Trabajos en línea y practica de mantenimiento a

Condiciones ambientales Tipos de contaminación y niveles: Lluvia, niebla, rocío, nieve y hielo a

Parámetros del aislador Longitud total: Tipo

Viento, tormentas Temperatura, humedad Altitud

Material Perfil Línea de fuga

Rayos, terremotos Vandalismo, animales Crecimientos biológicos

Diámetros Distancia de arco Diseño eléctrico y mecánico

Los parámetros no relacionados con la contaminación se dan en cursiva y no se tratan en esta especificación técnica, sin embargo, pueden influir o limitar la elección del tipo de aislador que se utilizará.

6 REQUISITOS DE LA RED Los requisitos de la red deben tenerse en cuenta para la selección y el dimensionamiento del aislamiento de exterior. Los siguientes puntos pueden influir poderosamente en el dimensionamiento del aislador y por lo tanto deben ser considerados. •

Tipo de red (corriente continua o corriente alterna) Es bien conocido por servicio y de los resultados de ensayos de laboratorio que, para las mismas condiciones de contaminación, algún aislamiento de corriente continua puede requerir un valor algo más alto de la línea de fuga unificada específica en comparación con aislamiento de corriente alterna. Este efecto será tratado en detalle en futuras partes de la Norma IEC 60815 que se ocupan de redes de corriente continua.

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Los siguientes capítulos dan más información sobre los requisitos de la red, el medio ambiente y la determinación de la severidad de la contaminación del sitio.

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•

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Tensión máxima de funcionamiento a través del aislamiento Por lo general, una red de corriente alterna se caracteriza por la tensión más elevada para el equipo Um (véase la Norma IEC 60038). El aislamiento de fase-tierra es estresado con la tensión de fase-tierra Uph-e = Um/ 3. El aislamiento de fase-fase es estresado con la tensión de fase-fase Uph-ph = Um.

En el caso de una red de corriente continua, por lo general la tensión máxima de la red es igual a la máxima tensión línea-tierra. En el caso de formas de onda de tensiones mixtas, puede ser necesario utilizar el valor de la tensión eficaz. •

Sobretensiones Los efectos de las sobretensiones transitorias no necesitan considerarse debido a su corta duración. Pueden ocurrir sobretensiones temporales (TOV, Temporary overvoltage) debido a una liberación repentina de la carga de los generadores y líneas o faltas línea-tierra y no siempre pueden ignorarse. NOTA La duración de las sobretensiones temporales (TOV) depende de la estructura de la red y pueden durar hasta 30 minutos o incluso más en el caso de una red de neutro aislado. Dependiendo de la duración de las sobretensiones temporales (TOV) y su probabilidad de ocurrencia, el efecto combinado de sobretensiones temporales (TOV) y la contaminación del aislador puede tener que ser consideradas. CIGRE 158 [1] ofrece información sobre este tema y sobre otros riesgos como cortes de corrientes fríos.

•

Requisitos de comportamiento impuestos El aislamiento longitudinal utilizado para la sincronización se puede someter a esfuerzos hasta un valor de 2,5 veces la tensión de fase-tierra. Algunos clientes pueden requerir niveles de comportamiento para el aislamiento exterior con respecto a la disponibilidad, la mantenibilidad y la confiabilidad. Esto puede especificarse, por ejemplo, como el número máximo de contorneos de contaminación permitidos por estación, o por 100 km de longitud de la línea durante un tiempo dado. Estos requisitos pueden incluir también un tiempo de interrupción como máximo después de un contorneo. Además del dimensionamiento del aislador de acuerdo con las condiciones del sitio, los requisitos impuestos podrían convertirse en el factor de control para los parámetros de los aisladores.

•

Distancias en el aire, geometría y dimensiones impuestas Puede haber varios casos, o una combinación de los mismos, donde se requieren soluciones especiales para tipos de aislamiento y dimensiones. Los ejemplos incluyen: – líneas aéreas compactas y subestaciones; – posición inusual de un aislador; – diseño inusual de torres y subestaciones;

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– conductores aislados; – líneas o subestaciones con un bajo impacto visual.

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7 CONDICIONES AMBIENTALES 7.1 Identificación de tipos de contaminación

Hay dos tipos básicos principales de contaminación de aisladores que pueden conducir al contorneo. Tipo A: cuando la contaminación sólida con un componente no soluble se deposita sobre la superficie del aislador. Este depósito se convierte en conductivo cuando se moja. Este tipo de contaminación puede caracterizarse mejor por ESDD/NSDD y las medidas DDGIS/DDGIN. El ESDD de una capa de contaminación sólida también puede evaluarse por conductividad superficial bajo condiciones controladas de humectación. Tipo B: cuando electrolitos líquidos se depositan en el aislador con muy pocos o ningún componente no soluble. Este tipo de contaminación puede caracterizarse mejor por la conductancia o las mediciones de corriente de fuga.

Pueden surgir combinaciones de los dos tipos. El anexo A ofrece una breve descripción de los mecanismos de contorneo de contaminación para los tipos de contaminación A y B. 7.1.1 Contaminación tipo A

La contaminación tipo A se asocia más con zonas de contaminación de interior, el desierto o industriales (véase 7.2). La contaminación tipo A también puede surgir en las zonas costeras en los casos en que una capa de sal seca se acumula y luego se convierte rápidamente en mojado por el rocío, niebla, niebla o llovizna. La contaminación tipo A tiene dos componentes principales, a saber, la contaminación soluble que forma una capa conductora cuando se humedece, y la contaminación no soluble que forma una capa de unión para la contaminación soluble. Se describen a continuación. •

Contaminación soluble: La contaminación soluble se subdivide en sales de alta solubilidad (por ejemplo, sales que se disuelven fácilmente en agua), y sales de baja solubilidad (por ejemplo, sales que difícilmente se disuelven). La contaminación soluble se mide en términos de una densidad de depósito de sal equivalente (ESDD) en mg/cm2.

•

Contaminación no soluble: Ejemplos de contaminación no soluble son el polvo, arena, arcilla, aceites, etc. La contaminación no soluble se mide en términos de densidad de depósito no soluble (NSDD) en mg/cm2.

NOTA La influencia de la solubilidad de las sales sobre la tensión soportada bajo contaminación no se tiene en cuenta en la presente especificación técnica y está actualmente en consideración. De manera similar, la influencia del tipo de contaminación no soluble no se tiene en cuenta. Además, el componente no soluble puede contener contaminación conductora (por ejemplo, la contaminación con partículas conductoras metálicas). La referencia [1] ofrece más información sobre la influencia de los tipos de materiales contaminantes.

7.1.2 Contaminación tipo B --`,``,````,,````,,,,``,``,`,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---

La contaminación de tipo B se asocia más frecuentemente con las zonas costeras, donde se deposita el agua salada o niebla conductora sobre la superficie del aislador. Otras fuentes de contaminación de tipo B son, por ejemplo, fumigaciones, nieblas químicas y lluvia ácida. 7.2 Principales tipos de ambientes

Para los propósitos de esta especificación técnica, los ambientes están descritos por los siguientes cinco tipos. Estos tipos describen las características de contaminación típicas para una región. En el texto se dan ejemplos del tipo de contaminación (A o B de acuerdo a 7.1). En la práctica, los ambientes más contaminados comprenden más de uno de estos tipos, por ejemplo, las regiones costeras con playas de arena; en estos casos es importante determinar qué tipo de contaminación (A o B) es dominante.

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•

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Ambientes tipo "desierto"

Estas son áreas que se caracterizan por suelos arenosos con largos períodos de sequía. Estas áreas pueden ser extensas. La capa de contaminación en estas áreas normalmente comprende sales que se disuelven lentamente en combinación con un alto nivel NSDD (tipo A). Los aisladores están contaminados principalmente por la contaminación transmitida por el viento. Puede que se dé limpieza natural en los períodos frecuentes de la lluvia o por el "chorro de arena" en condiciones de viento fuerte. La lluvia poco frecuente, combinada con las sales que se disuelven lentamente en este tipo de contaminación, causa que la limpieza natural sea menos eficaz. El humedecimiento crítico, que representa un riesgo para el contorneo del aislador, puede ocurrir con relativa frecuencia en forma de rocío en los aisladores. •

Ambientes tipo "costero"

Estas áreas están por lo general en las inmediaciones de la costa, pero en algunos casos, dependiendo de la topografía, pueden estar tan lejos como 50 km hacia el interior. La contaminación se deposita sobre los aisladores principalmente por pulverización, viento y niebla. La acumulación de la contaminación es generalmente rápida, especialmente en condiciones de niebla conductora o de pulverización (tipo B). Una acumulación de contaminación durante un largo plazo también puede producirse a través de un depósito de partículas transmitidas por viento, donde la capa de contaminación en los aisladores se compone de sales de disolución rápida con un grado de componente inerte (tipo A) que depende de las características de la tierra local. La limpieza natural de los aisladores es típicamente eficaz dado que la contaminación activa se compone principalmente de sales de disolución rápida. •

Ambientes tipo "industrial"

Se trata de áreas ubicadas en las proximidades de una fuente de la contaminación industrial, y puede afectar sólo a unas pocas instalaciones. La capa de contaminación puede estar constituida por contaminación por partículas conductoras, como el carbón, depósitos metálicos o gases disueltos, tales como NOx, SOx (tipo B), o la contaminación que se disuelve lentamente, como cemento, yeso (tipo A). La capa de contaminación puede tener un componente inerte de medio a alto (medio a alto NSDD) (tipo A). La eficacia de la limpieza natural en las zonas industriales puede variar mucho dependiendo del tipo de contaminación presente. La contaminación es a menudo partículas pesadas que se depositan en superficies horizontales. •

Ambientes tipo "agrícola"

Estas son áreas que están situadas en las proximidades de la actividad agrícola. Normalmente, serán zonas sujetas a arado (tipo A) o fumigación de los cultivos (tipo B). La capa de contaminación en los aisladores es principalmente de sales de disolución rápida o lenta, tales como productos químicos, excrementos de pájaros o las sales presentes en el suelo. La capa de contaminación tendrá normalmente un componente inerte de medio a alto (medio a alto NSDD). La limpieza natural de los aisladores puede ser muy eficaz en función del tipo de depósito de sal. La contaminación se compone a menudo de partículas pesadas que se depositan sobre las superficies horizontales, pero también puede ser contaminación transmitida por el viento. •

Ambientes tipo "interior"

Se trata de áreas con un bajo nivel de contaminación sin ningún tipo de fuentes claramente identificable de contaminación. 7.3 Severidad de la contaminación

Las mediciones de la severidad de la contaminación en un sitio (por ejemplo, indicadores, aisladores ficticios, monitores de corriente, etc.) se expresan generalmente en términos de – ESDD y NSDD para contaminación tipo A; – salinidad equivalente del sitio (SES) para contaminación tipo B; – DDGIS y DDGIN para ambos tipos. --`,``,````,,````,,,,``,``,`,`,`-`-`,,`,,`,`,,

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Las mediciones de la severidad de la contaminación sobre aisladores contaminados de forma natural se expresan generalmente en términos de – ESDD y NSDD para contaminación tipo A; – conductividad de la superficie para contaminación tipo B. NOTA En algunos casos, las mediciones ESDD pueden ser utilizadas para la contaminación de tipo B.

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La severidad de la contaminación en ensayos de contaminación artificial sobre aisladores se expresa generalmente en términos de – ESDD y NSDD para métodos de capa sólida; – salinidad de la niebla (kg/m3) para métodos de niebla salina. 8 EVALUACIÓN DE LA SEVERIDAD DE LA CONTAMINACIÓN DEL SITIO 8.1 Severidad de la contaminación del sitio

La severidad de la contaminación del sitio (SPS) es(son) el(los) valor(es) máximo(s) de cualquiera de las ESDD y NSDD (en el caso de los aisladores de caperuza y perno, el promedio ESDD/NSDD para las superficies superior e inferior), o SES, o DDGIS y DDGIN, medida de acuerdo a los métodos indicados en la presente especificación técnica y registrados durante un período de tiempo apreciable, es decir, uno o más años, y con un cierto intervalo de medición. El intervalo de medición (continuo, cada mes, tres meses, seis meses, cada año, etc. véanse anexos C y D) puede elegirse de acuerdo al conocimiento del clima local y de las condiciones ambientales. Si llueve durante este período de medición, las mediciones deberían repetirse a intervalos apropiados para determinar el efecto de lavado natural; SPS es entonces el mayor valor registrado durante esta serie de medidas. NOTA 1 Incluso si los valores más altos de ESDD y NSDD (o DDGIS y DDGIN) no ocurren al mismo tiempo, MSF será, no obstante, tomado como la combinación de estos valores más altos. NOTA 2 Cuando no hay lavado natural durante el período de medición, el valor máximo de ESDD y NSDD puede estimarse a partir de la trama de densidad de depósito como una función del logaritmo del tiempo, teniendo un valor de tiempo en relación con la frecuencia esperada de lluvia. NOTA 3 Cuando se disponga de datos, los máximos podrán ser sustituidos por los valores estadísticos (por ejemplo, 1%, 2%, 5%).

8.2 Métodos de evaluación de la severidad de la contaminación del sitio

La evaluación de la severidad de la contaminación se puede hacer con un grado decreciente de confianza: 1) a partir de mediciones in situ; 2) a partir de la información sobre el comportamiento de los aisladores de las líneas y subestaciones que ya están en servicio en o cerca del sitio (véase anexo H); 3) a partir de simulaciones que calculan el nivel de contaminación debido al clima y otros parámetros ambientales (véase el CIGRE 158 [1]); 4) si no es posible de otra manera, cualitativamente de las indicaciones dadas en la tabla 5. Para las mediciones in situ, generalmente se utilizan diferentes métodos de medición, que son

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•

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bien ESDD y NSDD sobre la superficie del aislador de los aisladores de referencia (véase anexo C) para los sitios de contaminación tipo A, o SES de corriente de fuga en el sitio o las mediciones de conductividad en los aisladores de referencia o en un monitor (véase el anexo D) para los sitios de contaminación de tipo B, o DDGIS, DDGIN del contaminante recogido por medio de un DDDG (véase el anexo E) para el tipo de sitios de contaminación A o B;

•

número total de contorneos de aisladores de varias longitudes;

•

corriente de fuga o conductancia de los aisladores de la muestra.

NOTA 1 La Referencia [6] da ejemplos de soluciones de monitorización de la severidad de la contaminación del sitio.

Los tres primeros métodos de medición anteriores (ESDD, SES o DDGIS) no requieren un equipo caro y se puede realizar fácilmente. Los métodos ESDD/NSDD y SES caracterizan la severidad de la contaminación del sitio con respecto a un aislador de referencia. El método DDDG da la medida de la cantidad de la contaminación ambiental. En todos los casos, la información sobre las precipitaciones y de humectación debería obtenerse separadamente y con equipos meteorológicos apropiados. La precisión de todos estos métodos depende de la frecuencia de medición y la duración del estudio. La precisión puede mejorarse mediante el uso en combinación de dos o más métodos. El método basado en contorneos totales necesita instalaciones de ensayo costosas. Puede obtenerse información fiable a partir de los aisladores de ensayo que tienen una longitud cercana a la longitud proyectada y contorneando a una tensión cerca de la tensión de funcionamiento real. Los dos últimos métodos, que necesitan una fuente de alimentación y equipos de grabación especiales, tienen la ventaja de que los efectos de la contaminación son monitorizados continuamente. Se han desarrollado para evaluar la tasa de acumulación de la contaminación. Cuando se relaciona con los datos de ensayo, se pueden usar para indicar que la contaminación se encuentra todavía en un nivel seguro o para indicar que se requiere el lavado u otros paliativos. Estos dos métodos permiten la determinación directa de la mínima USCD necesaria para los aisladores ensayados en el sitio. Cuando las mediciones se llevan a cabo en aisladores de referencia puede ser muy útil incluir aisladores con otros perfiles y orientaciones con el fin de estudiar el depósito y la auto-limpieza para el sitio. Esta información puede utilizarse entonces para refinar la elección de un perfil adecuado. Los eventos de contaminación son a menudo estacionales y relacionados con el clima, por lo tanto es necesario un período de medición de al menos un año para tener en cuenta los efectos estacionales. Pueden ser necesarios períodos más largos para tener en cuenta eventos excepcionales de contaminación o para identificar las tendencias. Igualmente puede ser necesario medir más de tres años como mínimo para las zonas áridas (véase 9.5.2). NOTA 2 Deberían tenerse en cuenta futuros desarrollos industriales, redes de transporte, etc. Se recomienda una vigilancia continua de la severidad de la contaminación después de la instalación.

8.3 Clases de severidad de la contaminación del sitio (SPS)

A los efectos de la normalización, se definen cualitativamente cinco clases de caracterización de la contaminación de la severidad del sitio, desde la contaminación muy ligera a la contaminación muy fuerte, como sigue:

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a – Muy ligera; b – Ligera; c – Media; d – Fuerte; e – Muy fuerte. NOTA 1 Estas clases de letras no se corresponden directamente con las clases de números anteriores de la Norma IEC/TR 60815:1986. NOTA 2 En la naturaleza, el cambio de una clase a otra es gradual, por lo que si las mediciones están disponibles, el valor real de SPS, en lugar de la clase, se puede tener en cuenta al determinar las dimensiones de los aisladores.

Si está disponible suficiente información local o nacional, (por ejemplo, los mapas regionales de contaminación asociados con los datos de rendimiento de línea, monitoreo basado en la conductividad superficial, ESDD, DDGIS, etc.), las clases específicas adaptadas a esta información puede ser superpuestas en las figuras 1 y 2. Para severidades de contaminación del sitio extremas en las áreas sombreadas en la parte superior del lado derecho de las figuras 1 y 2, y al lado derecho de la figura 3, las reglas simples ya no pueden ser utilizadas para asegurar un rendimiento satisfactorio a la contaminación. Por otra parte, para valores muy altos de NSDD en relación con ESDD (área sombreada en la parte superior izquierda de las figuras 1 y 2), hay disponibles datos muy limitados. Estas áreas requieren un estudio cuidadoso y son necesarias una combinación de soluciones de aislamiento y medidas paliativas (véase 9.5.5). NOTA 3 Se dan figuras separadas para los dos tipos de aisladores de referencia, ya que en el mismo entorno estos no acumulan la misma cantidad de contaminación. En general, el aislador tipo bastón de referencia acumula menos contaminación que el de caperuza y perno de referencia. Sin embargo, es de señalar que en algunas condiciones de depósito de contaminación rápido (por ejemplo, las tormentas costeras, tifones), la relación de acumulación entre los dos tipos puede invertirse temporalmente.

Para la contaminación de tipo B, la figura 3 muestra la correspondencia entre las mediciones de SES y la clase SPS para ambos tipos de aisladores de referencia. La correspondencia entre las mediciones DDDG y la clase SPS pertinentes para ambos tipos de contaminación A y B se muestran en las tablas 3 y 4. Los valores en las figuras 1 a 3 se basan en la contaminación natural depositada en aisladores de referencia. Estas cifras no deben utilizarse directamente para determinar la severidad de ensayos de laboratorio. Las correcciones son necesarias para la diferencia entre las condiciones naturales y de ensayo, así como por la diferencia entre los tipos de aisladores (véase el anexo F y [1]). La transición de una clase SPS a otra no es, por lo tanto, abrupta, el límite entre cada una de ellas se sombrea en las figuras 1 a 3 (véase nota 2).

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Para la contaminación de tipo A, las figuras 1 y 2 muestran los rangos de valores ESDD/NSDD correspondientes a cada clase de SPS para aisladores de referencia tipo caperuza y perno y tipo bastón, respectivamente. Estos valores se deducen a partir de mediciones de campo, la experiencia y ensayos de contaminación. Los valores son los valores máximos que se pueden encontrar a partir de mediciones regulares obtenidas durante un período mínimo de un año. Estas cifras sólo son aplicables a los aisladores de referencia y teniendo en cuenta sus propiedades específicas de acumulación de la contaminación.

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Figura 1 – Severidad de la contaaminación del sitio tipo A – Relación entre ESDD/NSDD y SPS para el aisslador de caperuza y perno de referencia

Figura 2 – Severidad de la contaaminación del sitio tipo A – Relación entre ESDD/NSDD y SPS para el e aislador tipo bastón de referencia

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Figura 3 – Severidad de la contaminación c del sitio tipo B – Relación entre SES y SPS para aisladores a de referencia o un monitor Tabla 3 – Índice de indicador de contaaminación de depósito de polvo direccional en relacióón a la clase SPS Índice de indicador de contaminación de d depósito de polvo direccional, PI (μS/cm) (tómese el qu ue sea más alto) a

ª

Clase de seeveridad de contaminacción del sitio

Valor medio mensual de más de un año

Máximo mensual de más de un año

< 25

< 50

a

Muy ligera

25 a 75

50 a 75

b

Ligera

76 a 200

176 a 500

c

Media

201 a 350

501 a 850

d

Fuerte

> 350

> 850

e

Muy fuerte

Si los datos climáticos para el sitio en cuestiónn están disponibles, entonces el índice de indicador de contaminacióón de depósito de polvo puede ajustarse para tener en cuenta las influencias climáticas – véase el anexo E.

Indicador de depósito de polvo direccional, NSD (gramos) (tomar el que sea más alto)

Corrección de cllase de severidad de contaminaación del sitio

Valor medio mensual de más de un año

Máximo mensual de más de un año

< 0,5

< 1,5

Ningguna

0,5 a 1,0

1,5 a 2,5

e una clase Aumento en

> 1,0

> 2,5

na o dos clases y Aumento en un considerar mitigaación (véase 9.5.5)

La tabla 5 muestra, para cada nivel de la contaminación, un ejemplo y descripción aproximada de d algunos ambientes típicos correspondientes. La lista de los am mbientes no es exhaustiva y las descripciones preferibllemente no deberían utilizarse solamente para determinar el nivell de severidad de un sitio. Los ejemplos E1 a E7 en la tabla t 5 se reproducen en las figuras 1, 2 y 3 para mostrar niveless típicos de SPS. Algunas de las características de aislladores, el perfil por ejemplo, tienen una influencia importante enn la cantidad de contaminación depositada sobre los mism mos aisladores, por lo tanto, estos valores típicos están solamente disponibles para los aisladores caperuza y perno y tipo baastón de referencia.

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Tabla 4 – Corrección de clase de severid dad de contaminación del sitio como un función de niiveles DDDG NSD

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Tabla 5 – Ejemplos de ambiente típicos Ejemplo

Descripción de los ambientes típicos a

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E1

> 50 km de cualquier mar, el desierto o tierra abierta seca > 10 km de fuentes de contaminación hechas por el hombreb Dentro de una distancia más corta que las fuentes de contaminación mencionadas anteriormente, pero: • viento predominante no directamente de estas fuentes de contaminación • y/o con el lavado regular mensual de la lluvia

E2

10-50 kma de cualquier mar, el desierto o tierra abierta seca 5-10 km de fuentes de contaminación hechas por el hombreb Dentro de una distancia más corta que la de El de las fuentes de contaminación, pero: • viento predominante no directamente de estas fuentes de contaminación • y/o con el lavado regular mensual de la lluvia

E3

3-10 kmc de cualquier mar, el desierto o tierra abierta seca 1-5 km de fuentes de contaminación hechas por el hombreb Dentro de una distancia más corta que las fuentes de contaminación mencionadas anteriormente, pero: • viento predominante no directamente de estas fuentes de contaminación • y /o con el lavado regular mensual de la lluvia

E4

Más lejos de las fuentes de contaminación de los mencionados en E3, pero: • niebla densa (o llovizna) a menudo se produce después de una larga (varias semanas o meses) estación de acumulación de contaminación seca. • y/o se produce lluvia fuerte de alta conductividad • y/o existe un nivel alto de NSDD, entre 5 y 10 veces ESDD

E5

Dentro de 3 kmc del mar, el desierto o tierra abierta seca Dentro de 1 km de fuentes de contaminación hechas por el hombreb

E6

Con una mayor distancia de las fuentes de contaminación de los mencionados en E5, pero: • niebla densa (o llovizna) a menudo se produce después de una larga (varias semanas o meses) estación seca de acumulación de contaminación • y/o existe un nivel alto de NSDD, entre 5 y 10 veces ESDD

E7

Dentro de la misma distancia de las fuentes de contaminación según lo especificado para áreas "fuertes" • directamente sometidos a la brisa del mar o niebla salina densa • o directamente sometidos a contaminantes con alta conductividad, o cemento tipo polvo con alta densidad, y con frecuente humectación por la niebla o llovizna • zonas desérticas con rápida acumulación de arena y sal, y la condensación periódica

a

Durante una tormenta, el nivel ESDD a tal distancia del mar puede alcanzar un nivel mucho más alto.

b

La presencia de una gran ciudad tendrá una influencia sobre una distancia más larga, es decir, la distancia especificada de mar, el desierto y la tierra seca.

c

Dependiendo de la topografía de la zona costera y la intensidad del viento.

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9 DIMENSIONAMIENTO Y SELECCIÓN DEL AISLAMIENTO 9.1 Descripción general del proceso

El proceso general de dimensionamiento y selección del aislamiento se puede resumir como sigue: •

determinación del método adecuado 1, 2 o 3 en función de los conocimientos disponibles, tiempo y recursos;

•

recopilación de los datos de entrada necesarios, en particular, si la energización es corriente alterna o continua, tensión de la red, el tipo de aplicación del aislamiento (línea, apoyo, pasatapas, etc.);

•

la recopilación de los datos ambientales necesarios, en particular la severidad de la contaminación del sitio y la clase.

En esta etapa puede hacerse una elección preliminar de posibles aisladores candidatos adecuados para las aplicaciones y el medio ambiente (véase 9.2 a 9.4). •

la determinación de la línea de fuga específica unificada de referencia para los tipos de aisladores y materiales, ya sea usando la información en las partes pertinentes 2 y siguientes de la Norma IEC 60815 o del servicio o de la experiencia de la estación de ensayo en el caso del Método 1;

•

modificación, donde sea necesario, de la referencia USCD mediante factores dependiendo del tamaño, perfil, orientación, etc. de los aisladores candidatos;

•

verificación de que los aisladores candidatos resultantes satisfagan el otro sistema y los requisitos de la línea en la tabla 2 (por ejemplo, la geometría impuesta, las dimensiones, la economía), la solución de cambio o los requisitos, si ninguno de los candidatos satisfactorios está disponible;

•

verificación del dimensionamiento, en el caso del Método 2, mediante ensayos de laboratorio (véase el anexo E).

NOTA Las directrices específicas para cada uno de los tipos de aislador antes mencionados se dan en las partes pertinentes, 2 y siguientes, de la Norma IEC 60815.

9.2 Orientaciones generales sobre materiales

La elección del material puede ceñirse enteramente a las limitaciones medioambientales o de la red. Por otro lado, la selección de material del aislador puede realizarse únicamente por la política del usuario y la economía. Los materiales tradicionales que se utilizan para el aislamiento exterior son de porcelana esmaltada y vidrio. El uso de polímeros, ya sea por un aislador completo o como un revestimiento en combinación con un núcleo de fibra de vidrio, es una alternativa al vidrio y la porcelana. Los diversos perfiles y tecnologías de materiales asociados con aisladores poliméricos significan que el comportamiento de la contaminación no sigue necesariamente los mismos parámetros que para el aislamiento tradicional. IEC/TS 60815-2 trata de la elección y dimensionamiento de los aisladores fabricados con materiales tradicionales. IEC/TS 60815-3 trata de aisladores poliméricos. Véanse también las referencias [2], [3] para más detalles del trabajo de CIGRE sobre este tema y las referencias [7], [8] para obtener información sobre los materiales poliméricos y humectabilidad. NOTA Otras partes equivalentes de las Normas IEC/TS 60815 se han previsto para tratar redes de corriente continua.

9.3 Orientación general sobre los perfiles

Los diferentes tipos de aisladores e incluso diferentes orientaciones del mismo tipo de aislador pueden acumular contaminación a un ritmo diferente en el mismo entorno. Además, las variaciones en la naturaleza del contaminante pueden hacer algunas formas del aislador más eficaces que otras. A continuación se proporciona una guía condensada sobre la selección de perfil. Se debe tener en cuenta que la longitud total máxima o mínima del aislamiento es un parámetro impuesto importante, por ejemplo la coordinación de aislamiento o la altura de la torre. La tabla 6 resume las principales características de cada tipo de perfil.

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En las partes pertinentes de la Norma IEC 600815 se dan más recomendaciones sobre los perfiles. Tabla 6 – Perrfiles típicos y sus principales características Perfiles estándar Los perfiles estándar son eficaces para su uso en áreas de contaminación "muy ligera" a "media" en donde no se requiere una línea de fuga larga o un perfil aerodinámico efectivo

Aisladores de disco estándar de caperuza y perno

Aisladores de porcelaana perfil estándar, tipo bastón, aisladores de appoyo, aisladores huecos

Perfiles aerodinámicos o abiertos Los perfiles aerodinámicos o abiertos resultan beneficiosos en las zonas donde se deposita la contaminación en el aislador por el viento, como los desiertos, áreas con fuerte contaminación industrial o las zonas costeras que no están directamente expuestas a la niebla salina. Este tipo de perfil es especialmente eficaz en las zonas que se caracterizan por períodos secos prolongados. Los perfiles abiertos tienen buenas propiedades de autolimpieza y también su limpieza en mantenimiento es más fácil

Aisladores de disco aerodinámicos

Aisladores poliméricoss tipo bastón, aisladores de apoyo, aislladores huecos

Aisladores de porcelana tipo bastón, aisladores de apoyo, aisladores huecos

Perfiles anti niebla

Aisladores de disco empinado anti niebla

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El uso de perfiles antiniebla con aletas empinadas o nervios profundos bajo las aletas es útil en las regiones expuestas a una niebla de agua salina o aerosol, o de otros contaminantes en el estado disuelto. Estos perfiles también pueden ser eficaces en las zonas con una precipitación de contaminación particular por partículas que contiene sales de disolución lenta. También pueden ser eficaces en las zonas con NSDD baja y lenta disolución de sales

Aisladores de porcelanna con aletas empinadas tipo bastón, aisladoress huecos, aisladores de apoyo

Aisladores de disco con nervios profundos bajo las aletas Aisladores poliméricoos con aletas empinadas tipo bastón, aisladoress huecos, aisladores de apoyo

Nervios profundos bajo las aletas en aisladores de porcelana tipo bastón, aisladores de apoyo, aisladores huecos Nervios profundoos bajo las aletas en aisladores poliméricoss tipo bastón, aisladores huecos, aisladdores de apoyo

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Perfiles con aletas alternadas

Alternando la disposición de las aletas es, en general, posible para todos los perfiles, aunque las aletas empinadas son menos beneficiosas. Ofrecen una mayor línea de fuga por unidad de longitud, sin penalizar el rendimiento de fuertes lluvias o deshielo. Por simple alternancia de perfiles se obtienen beneficios similares a los obtenidos con perfiles abiertos

Aisladores poliméricoss tipo bastón, aisladores de apoyo, aislladores huecos

Aisladores de disco con aletas alternadas

Aisladores poliméricoss tipo bastón, aisladores de apoyo, aislladores huecos

9.4 Consideraciones sobre la línea de fugga y la longitud del aislador La elección y el rendimiento de aisladores para ambientes contaminados se expresan muy a mennudo únicamente en s las condiciones contaminadas bajo la tensión dee red. Esto puede dar términos de la línea de fuga necesaria para soportar lugar a la comparación de los aisladores en términos de línea de fuga necesaria por unidad de tenssión. Sin embargo, el uso de la línea de fuga aislada para estableccer órdenes de mérito no tiene en cuenta otros factoress que dependen de la línea de fuga disponible por unidad de longiitud del aislador. Por ejemplo, una cadena de aisladores de caperuza y perno estándar con 146 mm de paso puede tener un u rendimiento similar a la contaminación que una cadenna equivalente, de la misma longitud, de aisladores de alta línea de d fuga con 170 mm de paso debido al aumento del núm mero de aisladores en la cadena. Este punto debe tenerse en cuentaa a la hora de elegir los aisladores, especialmente para aplicaciones a donde la longitud del aislador es una limitación secunndaria.

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En cambio, si la longitud del aislador o la alttura es un obstáculo importante, el aumento de la línea de d fuga en el espacio disponible puede no dar la mejora total en el rendimiento esperado, debido a la eficiencia de perfil reducido. Adicionalmente, para los materiales polimééricos, tal aumento de línea de fuga o la reducción del espaciamiento entre aletas puede agravar los efectos de envejecim miento. 9.5 Consideraciones para las aplicacionees o entornos excepcionales o específicos 9.5.1 Aisladores huecos Los aisladores huecos poliméricos y de porrcelana se utilizan para aisladores de aparatos, pasatappas y también como apoyos de subestaciones. Se utilizan, por ejjemplo, como revestimientos de los condensadores, parrarrayos, cámaras de interruptores automáticos y apoyos, termiinaciones de cables, pasatapas de muros, pasatapas de transformadores, transformadores de medida y otros dispositivvos de medición. El comportamiento frente a la contaminaciónn de aisladores huecos completos no es solamente una función f del perfil, de la línea de fuga, y del diámetro, sino tambiéén función de la uniformidad de distribución de la tenssión. Dos parámetros importantes que afectan a la distribución de d la tensión son los componentes internos y externoos y la humectación desigual (véase 9.5.1.1 y 9.5.1.2). Se deberíía tener cuidado para diseñar en consecuencia, especialmente en los niveles de contaminación inferiores, donde el efectoo de falta de uniformidad es más crítico y puede reducir el comportamiento a contorneos y también aumentar el riesgo de perforación. p

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La presencia de un conductor, el apantallamiento o los dispositivos de gradación dentro o fuera del revestimiento del aislador puede afectar considerablemente al comportamiento eléctrico del conjunto. Además de la diferencia de comportamiento conocida encontrada entre revestimientos vacíos y los conjuntos de aparatos montados con el mismo revestimiento durante ensayos de impulso, ensayos de contorneo en seco o bajo lluvia, hay diferencias de comportamiento eléctricos similares cuando se someten a ensayos de contaminación a los revestimientos vacíos y montados. El efecto de la falta de uniformidad de la distribución de la tensión es más evidente en los niveles de contaminación más bajos (0,01 a 0,03 mg/cm2 ESDD) porque las corrientes de fuga resistiva más débiles no pueden compensar, corregir o rectificar suficientemente la falta de uniformidad de distribución de la tensión. Para niveles de contaminación superior, las corrientes superficiales resistivas llegan a ser dominantes y, por lo tanto, reducen el efecto de falta de uniformidad de distribución de tensión. Este efecto se observa durante los ensayos de laboratorio, donde se obtienen resultados similares en aisladores huecos vacíos y en aquellos con equipos internos. El mejor comportamiento (alta tensión de contorneo y bajo riesgo de perforación) se obtiene generalmente en una red de aislamiento con una distribución de tensión axial y radial uniforme, tales como los dispositivos gradación capacitiva. Un diseño de aislador que primero ayuda a equilibrar la distribución total de la tensión y, luego tiene en cuenta los componentes asociados internos, es ventajoso. 9.5.1.2 Humectación no uniforme y depósito de contaminación desigual

La protección de edificios u otros equipos de la lluvia puede causar humedecimiento desigual de los aisladores pasantes y el revestimiento. En algunas posiciones, la temperatura de funcionamiento de los aisladores pasantes puede inducir a un humedecimiento desigual del aislador mediante un simple secado. Además, los depósitos de contaminación irregulares pueden producirse en condiciones naturales. Por lo tanto, incluso a niveles más altos de contaminación, la cancelación del efecto de la distribución de la tensión no uniforme podría no ser tan eficaz en aparatos tales como pasamuros montados horizontalmente. 9.5.2 Zonas áridas

Las zonas áridas plantean dificultades particulares en la selección y dimensionamiento de los aisladores. Los períodos de sequía prolongados pueden conducir a niveles extremos de ESDD y NSDD incluso en zonas que no están en las inmediaciones de la costa. Esto es debido a que la arena circundante puede tener un alto contenido en sal. El uso de perfiles aerodinámicos "auto-limpieza" puede ayudar a reducir el impacto de la deposición de la contaminación en estos casos, al igual que el uso de aisladores poliméricos. Igualmente, un esmalte semiconductor en aisladores de porcelana proporciona un flujo continuo de corriente de aproximadamente 1 mA, lo que ayuda a evitar la formación de rocío. 9.5.3 Efectos de proximidad

Cualquiera de los aisladores que esté en proximidad estrecha axial, por ejemplo interruptores automáticos y condensadores de clasificación, algunos seccionadores y aisladores de línea de múltiples cadenas, puede tener un efecto adverso en el rendimiento de la contaminación. Esto es causado por los gradientes de tensión que surgen de diferentes distribuciones de campo durante la actividad de descarga inducida por la contaminación. 9.5.4 Orientación

El efecto de la orientación del aislamiento en su comportamiento al contorneo no está generalmente sujeto a reglas simples. El tipo y tamaño del aislador afectan directamente al comportamiento del aislamiento contaminado en diferentes orientaciones. Además, la severidad de la contaminación del sitio y el tiempo tomado para alcanzar los niveles de contaminación máximos puede determinar el efecto de la orientación. La naturaleza del proceso de humectación y el mecanismo de contorneo (por ejemplo contorneo de la superficie o cortocircuito inter-aletas) son también factores importantes que afectan a la influencia de la orientación y el tamaño.

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9.5.1.1 Componentes internos y externos

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Por lo tanto, la fuerza de contorneo de diferentes tipos de aisladores y la orientación es un equilibrio entre los diversos procesos que influyen directamente en tal ejercicio. La información de esta especificación técnica se refiere principalmente a aislamiento vertical. En [1] se puede encontrar más información sobre el efecto de la orientación. 9.5.5 Métodos de mantenimiento y cuidados paliativos

En casos excepcionales, los problemas de contaminación no pueden resolverse económicamente por una buena selección del aislador. Por ejemplo, en zonas con contaminación muy severa o baja precipitación anual, puede requerirse el mantenimiento del aislador. Esto también puede ocurrir cuando el entorno de una subestación (o línea) ya construida cambia debido a nuevas fuentes de contaminación. Los métodos de mantenimiento y los cuidados paliativos pueden tomar una o más de las siguientes formas: •

Limpieza o lavado. Estos métodos pueden aplicarse manual o automáticamente. Algunos métodos de lavado automático pueden utilizarse en aisladores energizados. Estos métodos pueden reducir la contaminación acumulada en el aislador.

•

La aplicación de recubrimientos hidrofóbicos, por ejemplo, caucho de silicona o grasa. La propiedad hidrofóbica de estos recubrimientos mejora el rendimiento a la contaminación del aislador.

•

La instalación de componentes aditivos, por ejemplo, adicionadores de aletas o extensores de línea de fuga. Los adicionadores de aletas mejoran el comportamiento del aislador principalmente a través de los efectos de barrera y la reducción del salto de aletas por gotas de agua. Los extensores de líneas de fuga aumentan la línea de fuga del aislador.

Estos métodos se han utilizado ampliamente con buena experiencia. La elección de los métodos de mantenimiento y cuidados paliativos depende de las condiciones del lugar, el tipo de aisladores, y requerimientos económicos y prácticos. En [1] y [2] puede encontrarse más información.

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Los diagramas de flujo siguientes muestran los métodos 1, 2 y 3 de 5 en forma gráfica.

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DIAGRAMA DE FLUJO DE E LA REPRESENTACIÓN DE LOS MÉTODOS DE DISEÑO

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ANEXO A (Informativo)

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ANEXO B (Informativo) MECANISMOS DE CONTORNEO EN CONTAMINACIÓN

Para facilitar la comprensión del proceso de contorneo de pre-depósito de contaminación (tipo A), éste se divide en seis fases que se describen a continuación por separado. En la naturaleza, estas fases no son distintas pero tienden a fusionarse. El proceso de contorneo por contaminación de los aisladores se ve muy afectada por las propiedades superficiales del aislador. Se distinguen dos condiciones de la superficie: hidrofílicos o hidrofóbicos. Una superficie hidrofílica se asocia generalmente con aisladores de vidrio y de cerámica, mientras que una superficie hidrofóbica se asocia generalmente con aisladores poliméricos, especialmente de caucho de silicona. En condiciones humectantes, tales como lluvia, niebla, etc, las superficies hidrófilas se impregnan completamente de modo que una película de electrolito cubre el aislador. En contraste, el agua se dispersa en gotas diferenciadas en una superficie hidrofóbica en tales condiciones humectantes. El proceso de contorneo por contaminación está también significativamente afectado por la forma de onda de tensión, de corriente alterna o corriente continua. Bajo corriente alterna, un arco de propagación a través de la superficie del aislador puede durar varios ciclos y, por lo tanto, el arco está sujeto a un proceso de extinción y re-encendido en torno al cero de corriente. Una característica complicada es la ruptura del aire entre los puntos vecinos del perfil del aislador (por ejemplo, entre los nervios y las aletas) que reduce el rendimiento al contorneo por un cortocircuito en alguna superficie del aislador. Además, gotas o chorros de agua pueden facilitar esta reducción en el rendimiento. El proceso se describe a continuación, como se encuentran en superficies hidrofílicas, tales como materiales cerámicos. Fase 1: El aislador se recubre de una capa de contaminación. Si la contaminación es no conductora (alta resistencia) cuando se seca, son necesarios algunos procesos de humectación (fase 2) antes de que se produzcan contorneos. Fase 2: La superficie del aislador contaminado se humedece. La humectación de un aislador puede ocurrir en las siguientes formas: por absorción de la humedad, condensación y precipitación. La fuerte lluvia (precipitación) puede quitar los componentes electrolíticos de parte o de toda la capa de contaminación sin iniciar otras fases en el proceso disruptivo, o puede promover el contorneo, cerrando el espacio entre las aletas. La absorción de humedad se produce durante periodos de alta humedad relativa (> 75% RH) cuando la temperatura del aislador y el aire ambiente son los mismos. La condensación se produce cuando la humedad en el aire se condensa sobre una superficie cuya temperatura es más baja que el punto de rocío. Esta condición generalmente ocurre al amanecer o justo antes. Fase 3: Una vez que un aislador energizado se cubre con una capa de contaminación conductora, el flujo de corrientes de fuga superficiales y su efecto de calentamiento se inicia en unos pocos ciclos de frecuencia industrial para secar las partes de la capa de contaminación. Esto ocurre cuando la densidad de corriente es más alta, es decir, cuando el aislador está en su parte más estrecha. Éstos dan lugar a la formación de lo que se conoce como bandas secas. Fase 4: La capa de contaminación nunca se seca de manera uniforme, y en algunos lugares el camino conductor se rompe por bandas secas que interrumpen el flujo de corriente de fuga. Fase 5: La tensión línea-tierra que aparece a través de múltiples bandas secas (que pueden ser sólo de unos pocos milímetros de ancho) provoca la disrupción del aire y las bandas secas están puenteadas por arcos que están eléctricamente en serie con la resistencia de la todavía húmeda y conductora porción de capa de contaminación. Esto provoca un aumento de la corriente de fuga cada vez que salta el arco sobre las bandas secas del aislador.

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B.1 Descripción de los mecanismos de contorneo en contaminación bajo contaminación tipo A

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Fase 6: Si la resistencia de la parte aún húmeda y conductora de la capa de contaminación es suficientemente baja, los arcos puenteando las bandas secas son mantenidos y pueden, finalmente, continuar extendiéndose a lo largo del aislador, puenteando más y más su superficie. Esto a su vez disminuye la resistencia en serie con los arcos, aumentando la corriente y permitiendo puentear cada vez más la superficie del aislador. En última instancia, está completamente puenteado y se establece una falta de línea-tierra (contorneo). Se puede resumir todo el proceso como una interacción entre el aislador, los contaminantes, las condiciones humectantes, y la tensión aplicada (e impedancia de la fuente en condiciones de laboratorio). La probabilidad de contorneos se incrementa con corriente de fuga superior, y es principalmente la resistencia de la capa superficial la que determina la magnitud de la corriente. Por lo tanto, se puede concluir que la resistencia de la capa superficial es el factor subyacente que determina si un aislador contorneará o no, en términos del modelo anterior. La resistencia de la capa superficial puede ser calculada suponiendo una distribución uniforme de la contaminación y la humectación - usando el factor de forma (ver anexo H). El contorneo por contaminación puede ser un problema en áreas muy secas como los desiertos. La explicación se encuentra a menudo con el "retardo térmico" al amanecer entre la temperatura de la superficie del aislador y el rápido aumento de la temperatura del aire ambiente. Esta diferencia de temperatura sólo necesita ser de unos pocos grados centígrados para que tenga lugar una condensación sustancial, incluso a bastante bajos valores de humedad relativa. La capacidad térmica y la conductividad térmica del material aislante controlan la velocidad a la que su superficie se calienta Más información sobre los procesos y modelos de contorneo por contaminación y modelos está disponible en CIGRE 158 [1]. B.2 Descripción de los mecanismos de contorneo en contaminación bajo contaminación tipo B B.2.1 Niebla conductora

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"Contaminación instantánea" tipo B se refiere a una contaminación de alta conductividad que rápidamente se deposita en las superficies de aisladores, que resulta en la condición en la que el aislador cambia de una limpieza aceptable y estado de conducción bajo, hasta el contorneo en un corto tiempo (< 1 h) y luego devuelve a un estado conductor bajo cuando el evento ha pasado. Para facilitar la comprensión del contorneo por contaminación instantánea, se aplica el mismo proceso como se describe en el capítulo B.1. Sin embargo, la contaminación instantánea normalmente se deposita como una capa altamente conductora de electrolito líquido, por ejemplo, de pulverización de sal, niebla salina o niebla acida industrial, por lo tanto el proceso comienza en la fase 3 anterior y puede progresar rápidamente a la fase 6. En la naturaleza, estas fases no son distintas pero no se fusionan. Estos sólo se refieren a las superficies hidrofílicas. Las áreas con mayor riesgo son aquellas situadas cerca de plantas químicas o áreas cercanas a la costa con una historia conocida de inversiones de temperatura. B.2.2 Flujos de pájaros

Un caso particular de la contaminación de tipo B son los flujos de las aves. Este es un tipo de excrementos de aves, que, en la liberación, forma un flujo continuo, altamente conductor (20-40 kΩ/m) de longitud tal que el espacio de aire se reduce suficientemente para causar contorneo. En este caso, la geometría y las características de aislador juegan un papel muy pequeño o nulo y la mejor solución puede ser instalar dispositivos disuasorios o pértigas alternas adecuadas para la fauna local y el diseño de la estructura.

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B.3 El mecanismo de contorneo bajo contaminación en superficies hidrofóbicas

Sin embargo, en servicio, los materiales hidrofóbicos están sometidos a un proceso dinámico de deposición de contaminación, descargas humectantes localizadas o de alto campo eléctrico que se pueden combinar para causar que partes o toda la superficie llegue a ser temporalmente más hidrofílicas. Así, gran parte de la física del proceso de contorneo de superficies hidrofílicas se aplica también, aunque de forma local o por períodos de tiempo limitados, a superficies o materiales nominalmente hidrofóbicos.

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Debido a la naturaleza dinámica de una superficie hidrofóbica y la interacción compleja resultante con contaminantes tanto conductores como no conductores - y agentes humectantes, hoy en día no existe ningún modelo generalmente adoptado de contorneo bajo contaminación para superficies hidrofóbicas de aisladores. Sin embargo, está emergiendo una imagen cualitativa para el mecanismo de contorneo bajo contaminación está que implica elementos tales como la migración de la sal en las gotas de agua, la inestabilidad de gota de agua, la formación de filamentos de líquido de la superficie y el desarrollo de descarga entre los filamentos o gotas cuando el campo eléctrico es suficientemente elevado.

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ANEXO C (Normativo) MEDIDA DE ESDD Y NSDD

C.1 Nota introductoria

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La severidad de la contaminación del sitio se s puede determinar mediante la medición de la densidaad de depósito de sal equivalente (ESDD) y la densidad de deppósito del material no soluble (NSDD) en aisladores de referencia que provienen de las instalaciones existentes y//o se han instalado en las estaciones de ensayo de caampo. Además, si es posible, la medición de ESDD y NSDD en el e aislador exacto a ser seleccionado proporcionará información directa para determinar la línea de fuga requerida del aisslador. También el análisis químico de los contaminantees es a veces útil. En este anexo se describe la forma de medir ESD DD y NSDD, y cómo hacer el análisis químico de los coontaminantes. Para los propósitos de la medición de la seeveridad de la contaminación, las mediciones están norrmalizadas mediante una cadena de 7 aisladores caperuza y vástaago de referencia (preferiblemente 9 discos para evitar el efecto final) o un aislador tipo bastón de referencia con al menos 14 aletas. La cadena de aisladores desenergizadaa debe situarse a una altura lo más cerca posible a la de los aisladoores de la línea o de vía de conexión. Cada área de discoo o aleta de la cadena de aisladores debe monitorizarse a intervaloos definidos apropiados, por ejemplo, cada mes (discoo 2/área 1), cada tres meses (disco 3, 4, 5/área 2, 3, 4), cada seis meses m (disco 5/área 6), todos los años (disco 7/área 6), después de dos años (disco 8/área 7), etc. antes de la anticipaciónn de precipitación, rocío, etcétera. NOTA Para aplicaciones de corriente continua, puede ser útil medir la superficie superior e inferior ESDD y NSDD por sepparado.

Figura C.1 – Caden nas de aisladores para la medición ESDD y NSDD

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C.2 Equipo necesario para medir el grado de contaminación

El siguiente equipo es necesario para la medición tanto de ESDD y NSDD. •

Agua destilada/agua desmineralizada

•

Medidor de conductividad

•

Probeta graduada

•

Sonda de temperatura

•

Guantes quirúrgicos

•

Papel filtro

•

Film transparente plástico

•

Embudo

•

Contenedor etiquetado

•

Desecador/horno de secado

•

Barreño de lavado

•

Balanza

•

Algodón absorbente/ pincel/esponja

C.3 Métodos de recogida de la contaminación para la medida de ESDD y NSDD C.3.1 Observación general

No se deberían tocar las superficies del aislador para evitar cualquier pérdida de la contaminación. Use guantes quirúrgicos limpios. El recipiente, la probeta graduada, etc. debe lavarse suficientemente bien como para eliminar cualquier electrolito antes de la medición. C.3.2 Procedimiento utilizando una técnica del lavado

•

Debe ponerse agua destilada en contenedores de 100 cm3 a 300 cm3 (o más si es necesario) y debe sumergirse algodón absorbente en el agua (se pueden utilizar otras herramientas, como un cepillo o una esponja). La conductividad del agua con el algodón sumergido debe ser inferior a 0,001 S/m.

•

Los contaminantes deben limpiarse del área de la superficie del aislador, con exclusión de cualquier parte de metal o materiales de montaje, con el algodón exprimido. En el caso de aisladores tipo caperuza y vástago, la superficie superior e inferior pueden medirse por separado, si fuera necesario, a fin de obtener información útil para la evaluación, como se muestra en la figura C.2. En el caso de aisladores tipo bastón o aisladores de apoyo, los contaminantes generalmente deben obtenerse de una parte de la aleta.

•

El algodón con contaminantes debe ponerse de nuevo en los contenedores. Los contaminantes se disuelven en el agua por agitación y apretando el algodón.

•

La limpieza debe repetirse hasta que no permanecen más contaminantes en la superficie del aislador. Si los contaminantes continúan, incluso después de limpiar varias veces, los contaminantes deben retirarse con una espátula y ponerse en el agua con los contaminantes.

•

Se debería tener cuidado de no perder nada de agua. Esto es, la cantidad no debe cambiar mucho antes y después la recogida de contaminantes.

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Figura C.2 – Limpiezza de los contaminantes en la superficie del aislador

C.3.3 Procedimiento utilizando la técnicaa de lavado (aisladores caperuza y vástago) Debe seguirse el siguiente procedimiento: •

Cubra la caperuza y el vástago respectivaamente con film transparente plástico sin cubrir la superrficie del aislador.

•

Asegúrese de que el recipiente en el que los discos han de ser lavados en está limpio.

•

Medir 500–1 000 cm3 (o más si es necesaario) de agua destilada (σ < 0,001 S/m) y verter en el reccipiente.

•

Coloque el aislador de ensayos sobre suu caperuza en el agua y lavar la superficie cara al aguua con movimientos suaves de la mano hasta el borde.

•

Coloque el mismo aislador sobre su pernno en el recipiente y lave suavemente la contaminaciónn de la superficie de abajo con movimientos suaves de la manno.

•

Vierta el agua en un recipiente teniendo cuidando c una vez más para que ningún depósito permannezca en el barreño.

El procedimiento anterior puede ser utilizadoo para recoger los depósitos superior e inferior por separrado. C.4 Determinación de ESDD y NSDD C.4.1 Cálculos de ESDD Deben medirse la conductividad y la tempperatura del agua que contiene los contaminantes. Laas mediciones deben realizarse después de bastante agitación del agua. Se requiere un poco tiempo de agitación, por ejeemplo, unos minutos, para los contaminantes de alta solubilidad. Los contaminantes de baja solubilidad generalmente reequieren más tiempo de agitación, por ejemplo, 30-40 min. La corrección de la conductividad debe reallizarse utilizando la ecuación (C.1). Este cálculo se basaa en el apartado 16.2 y en el capítulo 7 de la Norma IEC 60507:19991

σ20 = σθ [1 – b (θ – 20)]

(C.1)

donde θ

es la temperatura de la solución (ºC);

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σθ

es la conductividad del volumen a la temperatura t de θ C (S/m);

σ20

es la conductividad del volumen a la temperatura t de 20 ºC (S/m);

b

es el factor dependiendo de la temperratura de θ, tal como se obtiene por la ecuación (C.2), y como se muestra en la figura C.3; b = –3,200 × 10–8 θ 3 + 1,032 × 10–5 θ 2 – 8,272 × 10–4 θ + 3,544 × 10–2

(C.2)

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Figure C.3 – Valor de b El ESDD en la superficie del aislador debe calcularse mediante las ecuaciones (C.3) y (C.4). Este cálculo c se basa en el apartado 16.2 de la Norma IEC 60507:1991. La relación entre σ20 y Sa (salinidad, kg/m3) se muestraa en la figura C.4. Sa = (5,7 σ20)1,03

(C.3)

ESDD = Sa · V/A

(C.4)

donde

σ20

es la conductividad del vollumen a la temperatura de 20 ºC (S/m);

ESDD

densidad de depósito de sal equivalente (mg/cm2);

V

es el volumen de agua desttilada (cm3);

A

d aislador para la recogida de contaminantes (cm2). es el área de la superficie del

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Figgure C.4 – Relación entre σ20 y Sa Si se han hecho las mediciones superior e inferior i de ESDD separadas, la ESDD media puede caalcularse como sigue (Ecuación (C.5) también se puede utilizar paara la media de NSDD): (C.5)

donde ESDDt

es el ESDD del área superior (mg//cm2);

ESDDb

es el ESDD del área inferior (mg/cm2);

At

es el área superior de la superficiee del aislador (cm2).

Ab

es el área inferior de la superficie del aislador (cm2).

A

es el área total de la superficie dell aislador (cm2).

NOTA 1 Para bajas mediciones de ESDD en el rango de 0,001 mg/cm2, se recomienda usar agua de muy baja conductividaad, por ejemplo, menos de unos pocos 10–4 S/m. También se puede uttilizar para este propósito agua destilada normal o desmineralizada con menos de 0,001 S/m restando la cantidad de sal equivalente de la propia agua de la cantidad equivalente de sal de medida del agua que contiene contaminantes. NOTA 2 La cantidad de agua destilada o desmineraliizada depende del tipo y de la cantidad de contaminantes. Se recomieenda una gran cantidad de agua para la medición de la contaminación muy m pesada o contaminantes de baja solubilidad. En la práctica, puedeen utilizarse 2-10 l (litros) de agua por m2 de la superficie limpiada. Con el fin de evitar subestimar la cantidad de contaminantes, la cantiddad de agua se aumentaría para tener la conductividad inferior a alreededor de 0,2 S/m. Si se mide una conductividad muy alta, podrría haber alguna duda de contaminantes restantes no disueltos debido a la pequeña cantidad de agua. NOTA 3 El tiempo de agitación antes de la medicióón de conductividad depende de la clase de contaminantes. Para loos contaminantes de baja solubilidad, la conductividad se mide en unn cierto intervalo de tiempo de hasta aproximadamente 30-40 min y se determina cuando los valores medidos se estabilizan. Para disolver rápidamente los contaminantes, también se pueden usar métodoss especiales tales como el método de ebullición y el método de ultrasonnidos.

C.4.2 Cálculos de NSDD El agua que contiene contaminantes, despuéés de medir ESDD, debe filtrarse con un embudo y papeel de filtro pre-secó y pesado (grado GF/A 1,6 μm o similar). El papel de filtro que contiene contaminantees (residuo), debe secarse, y posteriormente pesarse coomo se muestra en la figura C.5.

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E = (ESDDt × At + ESDDb × Ab)/A Media ESDD

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El NSDD debe calcularse con la ecuación (C C.6). NSDD =1 000 (Wf – Wi)/A

(C.6)

donde NSDD

es la densidad del depósito de matterial no soluble (mg/cm2);

Wf

es el peso del papel de filtro que contiene c contaminantes en seco (g);

Wi

es el peso inicial del papel de filtrro en seco (g);

A

es el área de la superficie del aislaador para la recogida de contaminantes (cm2).

Figure C.5 C – Procedimiento para medir NSDD

C.5 Análisis químico de contaminantes h en contaminantes para el examen minucioso dee las condiciones de El análisis químico cuantitativo se puede hacer contaminación. El análisis puede ser útil paara identificar los componentes químicos de las sales solubles. El análisis químico de las sales solubles se realiza meediante el uso de solución después de la medición de ESDD E por medio de cromatografía de intercambio iónico (IC), esspectrometría analítica de emisión plasma-óptico de acooplamiento inductivo (ICP), etc. Los resultados de los análisis pueden p mostrar cantidades de iones positivos, por ejem mplo, Na+, Ca2+, K+, 2+ – 2– – Mg , y de iones negativos, por ejemplo, Cl , SO4 , NO3 .

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ANEXO D (Normativo) EVALUACIÓN DE LA SEVERIDAD DE CONTAMINACIÓN TIPO B

D.1 Nota introductoria

La contaminación marina del sitio con frecuencia pertenece al tipo de contaminación instantánea que ocurre cerca de la costa. La duración de un evento de contaminación puede durar desde menos de 1 h a más de 24 h. Para determinar la severidad de la contaminación en tal caso se puede utilizar una medición periódica (por ejemplo cada 30 min a 1 h) o una medición continua de las corrientes de superficie sobre un aislador. Alternativamente, se puede adoptar la medición del estrés de contorneo del aislador (véase el capítulo D.3). Para todos estos casos, las mediciones obtenidas se comparan con los valores obtenidos en un ensayo de niebla salina artificial para determinar la salinidad equivalente del sitio (SES). En algunos casos, especialmente donde es de esperar la acumulación de sal seca, los métodos de evaluación de SPS para el tipo de contaminación A se utilizan para la contaminación de tipo B. El capítulo D.4 da alguna orientación sobre este método. D.2 Evaluación de SES para la contaminación tipo B por la medida de la corriente de fuga D.2.1 Medición de la conductancia

Esta medición periódica se realiza a una baja tensión en un aislador con una forma simple de aleta o un aislador tipo caperuza y vástago o un aislador tipo bastón. La tensión aplicada (2 min intervalo) debe ser lo suficientemente baja (por ejemplo 700 Veficaz por metro de línea de fuga) para evitar la formación de arcos banda seca. Los valores de corriente deben registrarse de una manera adecuada. NOTA La conductancia no es un parámetro comparable para diferentes aisladores. La conductancia de un aislador dado puede convertirse en conductividad de la superficie con la ayuda del factor de forma (véase el anexo I).

D.2.2 Medición de corrientes de fuga superficiales

Esta medición continua se lleva a cabo en una cadena de aisladores caperuza y vástago de referencia o un aislador tipo bastón de referencia. El estrés eléctrico utilizado debería mantener al aislador en una condición soportada para la clase de severidad de contaminación del sitio esperada, por ejemplo, no debería producirse contorneo de contaminación durante el periodo de prueba. Los valores de corriente deben registrarse de una manera adecuada. D.2.3 Calibración mediante un ensayo de niebla salina

En los dos casos anteriores, la calibración de los valores de corriente se realiza mediante un ensayo de niebla salina según la Norma IEC 60507 en el mismo aislador y al mismo estrés de tensión. Los ensayos se realizan con aumento de la salinidad de ensayo a ensayo, hasta que se alcancen los valores de pico de corriente de fuga (imás alta) comparables a los de la medición del sitio. La salinidad correspondiente es la SES. NOTA 1 imás alta es el máximo valor de pico de la corriente de fuga medida en un aislador en condiciones de soportar durante un periodo de ensayo suficiente (es decir, uno o más años en el caso de una estación de ensayos al aire libre, o 1 h en el caso de los ensayos de niebla salina de acuerdo a la Norma IEC 60507). NOTA 2 Si los aisladores poliméricos se utilizan para la evaluación de SES en lugar de los aisladores de referencia definidos en la presente especificación técnica, es de señalar que los aisladores hidrofóbicos sometidos al ensayo de niebla salina de la Norma IEC 60507 pueden exhibir un menor rendimiento de lo que se podría esperar en servicio debido a la pérdida temporal de la hidrofobicidad causada por el proceso de pre-acondicionamiento.

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D.3 Evaluación de SES para la contaminación tipo B por medición del estrés de contorneo del aislador

Esta medición continua se lleva a cabo en una cadena de aisladores caperuza y vástago de referencia o un aislador tipo bastón de referencia en una estación de ensayo al aire libre y proporciona resultados que están más próximos a la experiencia de servicio. El estrés de contorneo del aislador es la tensión de contorneo dividida bien entre la longitud de aislador o entre la longitud de la línea de fuga del aislador. Los resultados durante un período de tiempo pueden ser presentados ya sea como el estrés de contorneo mínimo, o como una relación entre la tensión de contorneo y la frecuencia de contorneo. El procedimiento de ensayo generalmente implica puentear algunos aisladores en una cadena con fusibles explosivos, por lo que después del contorneo la cadena se alarga automáticamente (para más información, consulte CIGRE 158 [1]). El stress de contorneo mínimo puede calibrarse directamente contra los resultados del ensayo de niebla salina de acuerdo con la Norma IEC 60507 en el mismo aislador de referencia para obtener el SES para la estación de ensayos al aire libre. De esta manera, la severidad de la contaminación del sitio (SPS) puede ser correlacionada contra la SES para el aislador de referencia (véase la figura 3), donde contorneo, en lugar de la corriente de fuga es el criterio de comportamiento. Además, otras mediciones de la severidad de contaminación (DDDG por ejemplo, la conductancia de superficie, las corrientes de fuga superficial) también pueden ser correlacionadas contra SPS para el aislador de referencia en el sitio de ensayo. NOTA El SES representa un ensayo de resistencia a la niebla salina adecuado según la Norma IEC 60507 para el aislador de referencia y no se debería utilizar directamente para determinar la severidad de un ensayo de contaminación artificial para otros diseños de aisladores (véase [2] para más información).

D.4 Cómo calcular SPS para el tipo de contaminación B

El diagrama de flujo en el anexo A representa el enfoque general para la estimación de la SPS en un sitio con contaminación de tipo B. Los análisis de las fuentes potenciales de contaminación y la frecuencia de humectación son importantes para evaluar la SPS. Los datos de un número de medidas de severidad de contaminación también ayudarán a determinar el correcto SPS para una ubicación. Por ejemplo, SPS para una ubicación costera, donde se deposita agua salada o niebla conductora sobre la superficie del aislador y depósitos no solubles pueden o no ser importante, pueden obtenerse de la experiencia de servicio, ESDD, DDDG, la conductividad de la superficie o los resultados de la corriente de fuga. Es necesario tener en cuenta las fortalezas y debilidades de cada método al interpretar los resultados (véase el CIGRE 158 [1] para más información). Por lo tanto, en el ejemplo costero anterior donde depósitos no solubles son insignificantes y se produce humectación regular del aislador de referencia, las mediciones ESDD son propensas a ser bajas debido a una limpieza regular de la superficie del aislador. Bajo tales circunstancias, es necesario un enfoque estadístico para analizar los datos recogidos, y debería utilizarse una estimación de máxima verosimilitud de la función de distribución. El valor 2% más elevado en el nivel de confianza del 95%, por ejemplo, puede entonces ser usado como el parámetro de dimensionamiento SPS para compensar demasiado bajo o demasiado pocos valores de medición (véase [2] para más información). Este enfoque sería especialmente importante en el diseño de aislamiento para instalaciones críticas.

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ANEXO E (Normativo) MEDICIÓN CON MEDIIDORES DE DEPÓSITO DE POLVO DIRECCIONA AL

E.1 Nota introductoria El medidor de polvo, como se muestra en laa figura E.1, se compone de cuatro tubos verticales cadaa uno con una ranura fresada en el lado, estos están dispuestos coomo la cara norte, sur, este y oeste. Un recipiente extrraíble que recoge los depósitos soplados en las ranuras está unido a la parte inferior de cada tubo. Para facilitar la comparación internacional de d los resultados, debe utilizarse el tamaño de la ranura como se muestra en la figura E.1. Las dimensiones nominales soon una ranura de 40 mm de ancho con un radio de 20 mm m en cada extremo. La distancia entre los centros de los radios es 351 mm (la longitud total de la ranura por lo tanto será de 391 mm). El tubo es de al menos 500 mm de largo con 755 mm de diámetro exterior. La distancia desde la parte superior s del tubo a la parte superior de la ranura es de 30 mm. m Los tubos están montados con la parte inferioor de la ranura de aproximadamente 3 m desde el suelo, lo quee mantiene el medidor fuera del alcance de la manipulaación casual, pero los frascos pueden cambiarse fácilmente y de forma f segura. Los medidores pueden montarse más bajjo si las condiciones del suelo lo permiten. Estos recipientes se retiran a intervalos meensuales, su contenido se mezcla con 500 ml de agua desmineralizada, se retira cualquier residuo obvio macroscópicoo (hojas, insectos, etc.) y se miden las conductividades de las soluciones. El índice de contaminación se define como el promedio de las conductividades de las cuatro direcciiones, expresados en μS/cm, y normalizados a un intervalo de 30 días.

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Figura E.1a – Insstalado

Figura E.1b – Dimensiones de la ranura

Figura E.1 – Medidores M direccionales del depósito de polvo

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La ventaja de esta técnica es su simplicidad y el hecho de que puede ser utilizado en un sitio de desenergizado sin aisladores u otras instalaciones que las requeridas para el montaje de los medidores. La principal desventaja con el medidor de polvo es que los aisladores reales no se utilizan y por lo tanto no es posible evaluar las propiedades de auto-limpieza de aisladores y el efecto del perfil de la aleta en el proceso de deposición en la superficie del aislador. En áreas de alta precipitación, puede ser tolerado un mayor índice, mientras que en las zonas de baja precipitación pero con una alta incidencia de niebla, la severidad real es mayor que el indicado por los medidores. El factor climático para la zona se utiliza así para ayudar a corregir este fenómeno. E.2 Procedimiento de medición

El procedimiento de medición mensual es como sigue: En el sitio: 1) Retirar los cuatro frascos de recogida de los extremos del tubo y cerrar con las tapas previstas. 2) Anotar la fecha de retirada en la etiqueta del frasco. 3) Conectar cuatro frascos limpios a los tubos, después de haber completado la etiqueta de cada frasco para indicar el sitio, la dirección y la fecha de instalación. En el lugar de la medición: 1) Añadir 500 ml de agua desmineralizada a cada recipiente de recogida. La conductividad del agua debe ser inferior a 5 μS/cm. Si el recipiente contiene agua de lluvia, añadir agua desmineralizada hasta completar el volumen a 500 ml. Si, debido a las fuertes lluvias, hay más de 500 ml en el frasco, no se requiere agua adicional. 2) Girar o agitar el contenido hasta que todas las sales solubles se disuelven. 3) Medir la conductividad de la solución, preferiblemente con un medidor de conductividad, que corrige automáticamente la lectura a 20 ºC. Si el medidor no se compensa a 20 ºC, a continuación medir la temperatura de la solución. 4) Si el volumen de la solución no es 500 ml, por ejemplo en el caso de lluvia excesiva acumulada en el tarro, medir el volumen real. 5) Cálculo de la conductividad corregida para cada dirección, siendo esta la conductividad a 20 ºC, expresada en μS/cm, y normalizada a un volumen de 500 ml y a un mes de 30 días. El valor normalizado DDDG se calcula utilizando la siguiente ecuación: DDDG = σ 20 ×

Vd 30 × 500 D

(E.1)

donde DDDG

es la conductividad del depósito medidor direccional, en μS/cm;

D

es el número de días que se ha instalado DDG.

Si la lectura de conductividad no se compensa para temperatura por el instrumento de medición, el valor puede ser corregido a 20 ºC utilizando las ecuaciones (C.1) y (C.2).

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6) Calcular el índice de contaminación (PI) para el mes tomando el promedio de las cuatro conductividades direccionales corregidas, expresado en μS/cm, es decir,

( DDDG Norte

+ DDDGSur + DDDG Este + DDDG Oeste ) 4

(E.2)

NOTA 1 Puede acumularse algo de contaminación en el interior de los tubos y se lavarse en los frascos de recogida cuando llueve. Los índices de contaminación para los meses húmedos por tanto, pueden presentar valores ligeramente más altos que aquellos en los que no hubo precipitación. Si las lecturas se promedian en un periodo, entonces no habrá ninguna diferencia. Sin embargo, si se requieren cifras mensuales muy precisas, entonces las paredes internas del tubo pueden ser enjuagados usando una botella a presión de agua desmineralizada antes de que los frascos de recogida sean retirados para el análisis. NOTA 2 Para obtener información más detallada sobre la naturaleza y/o la fuente de la contaminación, el contenido del medidos puede ser enviado a un laboratorio para su análisis químico completo.

Si se requiere una evaluación del depósito no soluble, después de las mediciones de conductividad, las soluciones deben filtrarse usando un embudo y papel de filtro pre-secado y pesado de grado GF/A 1,6 mm o similar. Luego el papel debe secarse y pesarse de nuevo. La diferencia de peso en gramos representa entonces el depósito no soluble (NSD). E.3 Determinación de la clase SPS de las medidas de DDDG

La relación entre la clase de severidad de contaminación del sitio de la (SPS) y el índice de contaminación, preferiblemente medido durante un periodo de al menos un año, se proporciona en la tabla E.1. La tabla E.2 da información sobre la corrección de los niveles NSD medidos con el DDDG. Tabla E.1 – Índice de contaminación del indicador del depósito de polvo direccional en relación con la clase de severidad de contaminación del sitio Índice de contaminación del indicador del depósito de polvo direccional, PI (μS/cm) (tomar la cifra más alta)

Clase de severidad de la contaminación del sitio

Valor promedio mensual en un año

Máximo mensual en un año

< 25

< 50

a

Muy ligero

25 a 75

50 a 175

b

Ligero

76 a 200

176 a 500

c

Medio

201 a 350

501 a 850

d

Fuerte

> 350

> 850

e

Muy fuerte

Tabla E.2 – Corrección de la clase de severidad de contaminación del sitio como función de los niveles DDDG NSD Medición del depósito de polvo direccional, (gramos) (tomar la cifra más alta)

Corrección de la clase de severidad de la contaminación del sitio

Valor promedio mensual en un año

Máximo mensual en un año

< 0,5

< 1,5

Ninguna

0,5 a 1,0

1,5 a 2,5

Aumentar en una clase

> 1,0

> 2,5

Aumentar en una o dos clases y considerar la mitigación (por ejemplo, lavado)

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PI =

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Si los datos meteorológicos para el sitio en cuestión están disponibles, entonces el índice de contaminación del indicador del depósito de polvo direccional puede ajustarse para tener en cuenta las influencias climáticas. Esto se hace multiplicando el valor del índice de contaminación (PI), como se determinó anteriormente, por el factor climático (Cf). El factor climático está dado por:

Cf =

Fd D + m 20 3 2

donde Fd

es el número de días de niebla (≤ 1 000 m de visibilidad horizontal) por año;

Dm

es el número de meses secos (< 20 mm de precipitación) por año.

NOTA La relación que se muestra en la ecuación (E.3) se basa en los hallazgos de Sudáfrica medidos en 80 sitios durante más de 4 años.

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(E.3)

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E.4 Corrección de influencias climáticas

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ANEXO F (Normativo)

El método de ensayo correspondiente a utilizar se selecciona de acuerdo con el tipo de contaminación en el sitio, el tipo de aislador y el tipo de tensión. Los ensayos indicados en la Norma IEC 60507 y en el Informe Técnico IEC/TR 61245 se aplican directamente a los aisladores de cerámica y vidrio. Hasta ahora, no ha habido ningún ensayo estándar directamente aplicable a los aisladores poliméricos. Como regla general, el ensayo de capa sólida se recomienda para la contaminación de tipo A y el ensayo de niebla salina para la contaminación del tipo B. La severidad de la contaminación utilizada en el ensayo de laboratorio se determina en tres pasos: 1) El tipo de contaminación presente y la severidad de la contaminación del sitio son determinados por la evaluación de la contaminación en un sitio, como se describe en el capítulo 8 y en los anexos C, D y E. 2) El nivel de severidad de la contaminación del sitio se corrige por cualquier deficiencia o falta de precisión en la determinación de la SPS. Los factores de corrección deben compensarse por: – diferencias en la captura de contaminación del aislador utilizado para la medición de la severidad de la contaminación del sitio y el aislador a ensayar, por ejemplo, la influencia de los perfiles de las aletas y diámetros; – diferencias en los tipos de la tensión aplicada en el aislador utilizado para la medición de la severidad de la contaminación del sitio y el aislador a ensayar, por ejemplo, corriente continua o corriente alterna; – otros factores de importancia. 3) La severidad de la contaminación requerida en el que se realiza el ensayo de laboratorio se deriva de la SPS para compensar las diferencias entre las condiciones actuales en servicio del aislamiento y los de los ensayos estándar. Estos factores de corrección de la severidad deben compensarse por: – diferencia en el tipo de contaminación del depósito de la contaminación en el sitio y en el ensayo – diferencia en la uniformidad del depósito de la contaminación en el sitio y en el ensayo – diferencias en las condiciones de humectación en servicio y aquellas durante el ensayo; – las diferencias en el montaje de los equipos. Otras influencias importantes pueden incluir: – el efecto del envejecimiento sobre la captura de la contaminación y humectabilidad del aislamiento durante el tiempo de vida esperado; – la incertidumbre estadística de realizar un número limitado de ensayos para verificar el nivel soportado de severidad de la contaminación requerido. Estos son los principios generales de este proceso. La elección de los valores para los factores de corrección depende de las condiciones del sitio y de la experiencia en servicio. Los factores de corrección son conocidos para ciertos tipos de aisladores y cada vez a más disponibles conforme se gana en experiencia. Siempre que sea posible, los valores típicos de los factores se dan en las partes pertinentes de la Norma IEC 60815. El uso de métodos de ensayo de contaminación de laboratorio no-estándar o personalizados, pueden ser considerados, si así se acuerda entre los proveedores y los clientes. Se puede encontrar más información sobre tales métodos en CIGRE 158 [1].

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USO DE MÉTODOS DE ENSAYO DE LABORATORIO

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ANEXO G (Normativo) ENFOQUES DETERMINISTAS Y ESTADÍSTICOS PARA EL ENSAYO DE SEVERIDAD DE CONTAMINACIÓN ARTIFICIAL Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN

G.1 Observación general

G.2 Enfoque determinista

El enfoque determinista ha sido ampliamente utilizado para el diseño de muchos de los componentes eléctricos y mecánicos, aparatos y redes. Típicamente, el nivel de aislamiento se basa en un análisis del peor caso de severidad del sitio y los factores de seguridad para cubrir desconocidos. Se supone que hay un máximo definitivo de la severidad del sitio que puede estresar el aislador, indicado como el estrés ambiental. f(γ) en la figura G.1. También se supone que la resistencia de aislamiento P(γ) puede describirse por una severidad soportada a la contaminación mínima por debajo de la cual no se produzcan contorneos, determinada bien a partir del comportamiento en servicio o de ensayos de laboratorio. El aislamiento mínimo que soporta la severidad de la contaminación se selecciona de modo que exceda la tensión máxima por un margen de seguridad que se elige para cubrir únicamente las incertidumbres en la evaluación del diseñador de los parámetros de resistencia y de estrés. Este método requiere una determinación precisa de la severidad de sitio para elegir el nivel de estrés máximo. Es posible sobreestimar o subestimar la severidad sitio, o hacer suposiciones incorrectas sobre la relación entre la severidad del ensayo y la severidad del sitio. En el pasado, el éxito de este método se ha debido principalmente al hecho de que los ensayos de laboratorio artificiales dan generalmente un resultado conservador. Es necesario adaptar cuidadosamente los ensayos para tener en cuenta todos los factores que determinan la relación entre la severidad de sitio y las condiciones de laboratorio, dando así una correcta estimación del rendimiento soportado.

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Están en uso dos métodos para el ensayo de severidad de contaminación artificial y los criterios de aceptación: un método determinista y uno estadístico. Muchos de los procedimientos aplicados, sin embargo, son una mezcla de ambos métodos. Por ejemplo, algunos de los factores utilizados en el método determinista se han derivado de consideraciones estadísticas o algunas variaciones estadísticas se han descuidado en métodos estadísticos.

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Figura G.1 – Ilustraciión para el diseño basado en el enfoque determinista G.3 Enfoque estadístico El dimensionamiento estadístico de los aisladores implica la selección de la resistencia dieléctriica del aislador, con respecto a los esfuerzos de tensión y ambientales a (concepto estrés/resistencia), para cumpplir un requisito de disponibilidad específico. Esto se hace evvaluando el riesgo de contorneo de posibles opcionees de aislamiento y seleccionando aquellos en los que se obtengaa un rendimiento aceptable.

Figura G.2 – Concepto estrés/ressistencia para el cálculo del riesgo contoneo por contaaminación

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Con referencia a la figura G.2, el riesgo de contorneo se puede calcular como sigue: •

Una función de distribución acumulativa P(γ) que describe la resistencia del aislamiento, es decir, se obtiene la probabilidad de contorneo como una función de la misma severidad que se utiliza para describir el estrés contaminación (por ejemplo ESDD). Estos datos normalmente provienen de los ensayos de laboratorio, experiencia de servicio o las pruebas de campo. El SDD para los ensayos de laboratorio deberían determinarse a partir de la ESDD en servicio a través de los principios que figuran en el anexo F.

•

El P(γ) la función se convierte entonces a partir de una representación de un único aislador, para representar el comportamiento de los aisladores instalados en toda una línea o sección de línea, expuestos a la misma cantidad de eventos de contaminación.

•

Las dos funciones f(γ) y P(γ) se multiplica posteriormente para dar la densidad de probabilidad para el contorneo, y el área bajo esta curva expresa el riesgo de contorneo durante un evento de contaminación.

•

Si el número de eventos de contaminación por año es conocido (por ejemplo, tormentas de sal en las zonas costeras, o la lluvia o el rocío en zonas del interior) se puede calcular el riesgo de contorneos al año. --`,``,````,,````,,,,``,``,`,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---

Este método requiere una determinación precisa de los parámetros estadísticos que describen la severidad del sitio, así como los que describen las características de contorneo del aislador. Esta última característica tiene que ser determinada para cada tipo de aislador mediante la determinación en el laboratorio de U50 y la desviación estándar en varias (al menos dos) niveles de contaminación. Están disponibles paquetes de software para el enfoque estadístico.

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EJEMPLO DE UN CUESTIONARIO PARA LA RECOGIDA DE INFORMACIÓN SOBRE EL COMPORTAMIENTO DE AISLADORES EN ZONAS CONTAMINADAS

Compañía:

País:

Identificación del proyecto y/o localización: Línea o subestación: Persona de contacto, dirección, fax, teléfono, email:

1 Datos de la red/requisitos (véase capítulo 6)

Tensión nominal de red y la tensión más elevada para el equipo Valores y duración de las sobretensiones temporales Importancia estratégica Fecha de construcción

Fecha de energización

Tipo de red

Limpieza

sí/no

frecuencia

Mantenimiento (que no implica remodelación)

Lavado

sí/no

frecuencia

Engrase

sí/no

frecuencia

Líneas aéreas

Subestaciones

Tipo de torre o estructura (incluyendo croquis)

Tipos de aparatos:

Número de circuitos Distancia al suelo Tipo de cadenas de aisladores

Distancias de aislamiento

Herrajes de protecciones de aisladores 2 Condiciones ambientales y de contaminación (véase capítulo 7)

Información general

Mapa de zonas cruzadas, rutas y altitudes de la línea Las diferentes zonas climáticas atravesadas por la línea Lugar la orientación y la altitud de las subestaciones (mostrar la orientación del pasamuros con respecto a los vientos dominantes) Protección de la zona por la vegetación, estructuras o rasgos geológicos

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ANEXO H (Informativo)

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Clima

Tipo de clima: templado, tropical, ecuatorial continental, ... Tiempo sin lluvia, en meses Precipitación anual (mm):

Las precipitaciones mensuales (si está disponible)

Viento dominante: dirección, velocidad media (km/h):

Datos mensuales (si está disponible)

Rocío:

sí/no

frecuencia

Niebla:

sí/no

frecuencia

Humedad: pico y promedio mensual (si está disponible) Tipos de contaminación

Tipo A Contaminación basada en la arena o polvo del suelo (p.e. desierto) La contaminación industrial con grandes cantidades de depósitos sólidos (excepto el cemento) La contaminación industrial con grandes cantidades de cemento (u otras sales de lenta disolución) Contaminación química o industrial, humo Agricultura Tipo B Contaminación transportada por el mar - pequeña cantidad de materia insoluble Contaminación salina que no sea costera - pequeña cantidad de materia insoluble Contaminación química o industrial, gas, lluvia ácida Combinación de Tipo A y Tipo B Indique los principales componentes y su frecuencia relativa Niveles de contaminación (SPS)

SPS Clases según la Norma IEC 60815-1 Método utilizado para evaluar SPS Tipo de referencia de aisladores, otros aisladores Frecuencia de medición Duración del estudio Anuales máximo de mediciones ESDD, NSDD, SES o DDDG (datos mensuales si disponibles) Otras limitaciones

Rayo Actividad sísmica Vandalismo

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3 Parámetros de aisladores

Métodos utilizados para definir el aislamiento

IEC/TS 60815-1 Método 1 IEC/TS 60815-1 Método 2 ○ ¿Con medición en el sitio? ○ ¿Confirmando método de ensayo/resultados?

IEC/TS 60815-1 Método 3 ○ ¿Con medición en el sitio?

Líneas aéreas

Subestaciones

Posición y tipo de cadena

Posición del aislador

Tipo de aislador

Tipo de aislador (apoyo, pasante, etc.)

Material del aislador

Material del aislador

Longitud total de la cadena, diámetro(s)

Longitud total, diámetro(s)

Perfil

Perfil

Línea de fuga unitaria/total

Línea de fuga total

Distancia de arco

Distancia de arco

4 Detalles de los incidentes

Información general

Fecha y hora Situación de la torre o estructura, aparato, subestación Condiciones meteorológicas antes/durante el incidente (s): ○ Humedad relativa

○ Tormentas

○ Lluvia

○ Viento (dirección, velocidad media y pico)

○ Llovizna

○ Tiempo desde las últimas lluvias y el incidente

○ Niebla/niebla del mar

○ Otros

○ Temperatura

Tipo de incidente y observaciones

Contorneo Corrosión fuerte de las partes metálica Perforación, camino conductor o erosión del dieléctrico Otros daños visibles Localización del daño en el aislador Otras observaciones o comentarios

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ANEXO I (Informativo) FACTOR DE FORMA

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El factor de forma (Ff) es un número adimeensional que indica la longitud (/) de la línea de fuga paarcial dividida por la anchura integrada (p). Para aisladores, la lonngitud es en la dirección de la línea de fuga y la anchuraa es la circunferencia del aislador tal como se muestra a continuación.

Figura H.1 – Factor de forma En este caso, Ff es igual a la integral del valoor recíproco de la circunferencia del aislador frente a la línea de fuga parcial contada desde el extremo del aislador hasta el punto calculado. Sólo depende de la forma de la superficie y no en todos dependen del tamaño. Véase la Norma IEC 60507. 6 Una superficie que contiene una capa conduuctora uniformemente distribuida, tiene una conductividad total que depende de: •

la conductividad específica de la superficcie;

•

el Ff.

El Ff da una relación exacta entre la resiistividad/conductividad de una superficie uniformemeente conductora, por ejemplo la superficie de un aislador uniforrmemente contaminado y mojado, y la resistencia/condductancia total de la misma superficie.

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ANEXO J (Informativo) CORRESPONDENCIA ENTRE LÍNEA DE FUGA ESPECÍFICA Y USCD

La línea de fuga específica (SCD), como se utilizaba en la anterior edición de la Norma IEC 60815 estaba basada en la tensión de la red. Para redes de corriente alterna es la tensión fase-fase. El USCD se refiere a la tensión a través del aislador, es decir, para redes de corriente alterna la tensión de fase-tierra. Tanto la línea de fuga específica como el USCD se especifican como un valor mínimo. --`,``,````,,````,,,,``,``,`,`,`-`-`,,`,,`,`,,`---

La tabla J.1 da la correspondencia entre los valores comunes de la SCD y USCD. Tabla J.1 – Correspondencia entre la línea de fuga específica y la línea de fuga específica unificada Línea de fuga específica para redes de corriente alterna trifásica

USCD

12,7

22,0

16

27,8

20

34,7

25

43,3

31

53,7

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IEC/TS 60815-1:2008

BIBLIOGRAFÍA

[1]

CIGRE Taskforce 33.04.01 – Polluted insulators: A review of current knowledge, CIGRE brochure Nº 1582000.

[2]

CIGRE WG C4.303 – Outdoor insulation in polluted conditions: Guidelines for selection and dimensioning. Part 1: General principles and the a.c. case, CIGRE Technical Brochure Nº 361-2008.

[3]

CIGRE WG C4.303 – Development of guidelines for the selection of insulators with respect to pollution for EHV- UHV DC: state of the art and research needs Paper C4-101, CIGRE 2008.

[4]

CIGRE Taskforce 33.13.07 – Influence of Ice and snow on the flashover performance of outdoor insulators. Part 1: Effects of Ice, ELECTRA No. 187 December 1999, and Part 2: Effects of Snow, ELECTRA No. 188 February 2000.

[5]

IEC 60050-604, International Electrotechnical Vocabulary. Part 604: Generation, transmission and distribution of electricity. Operation.

[6]

CIGRE Taskforce 33.04.03 – Insulator pollution monitoring, Electra 152, February 1994.

[7]

IEC/TR 62039, Selection guide for polymeric materials for outdoor use under HV stress.

[8]

IEC/TS 62073, Guidance on the measurement of wettability of insulator surfaces.

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