Este documento trata sobre los diferentes niveles de aislamiento requeridos en subestaciones eléctricas. Explica el impulso de rayo normalizado y la tensión permisible al impulso. Luego presenta una tabla con los niveles de aislamiento al impulso para diferentes tensiones nominales en líneas de transmisión en México. También describe los niveles de aislamiento requeridos para sobretensiones de baja frecuencia, impulsos y alta frecuencia, así como las características de aislamiento de los aisladores.
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Este documento trata sobre los diferentes niveles de aislamiento requeridos en subestaciones eléctricas. Explica el impulso de rayo normalizado y la tensión permisible al impulso. Luego presenta una tabla con los niveles de aislamiento al impulso para diferentes tensiones nominales en líneas de transmisión en México. También describe los niveles de aislamiento requeridos para sobretensiones de baja frecuencia, impulsos y alta frecuencia, así como las características de aislamiento de los aisladores.
Descripción original:
Investigación sobre el Cuchillas Apertura Sin Carga (NBI)
Este documento trata sobre los diferentes niveles de aislamiento requeridos en subestaciones eléctricas. Explica el impulso de rayo normalizado y la tensión permisible al impulso. Luego presenta una tabla con los niveles de aislamiento al impulso para diferentes tensiones nominales en líneas de transmisión en México. También describe los niveles de aislamiento requeridos para sobretensiones de baja frecuencia, impulsos y alta frecuencia, así como las características de aislamiento de los aisladores.
Este documento trata sobre los diferentes niveles de aislamiento requeridos en subestaciones eléctricas. Explica el impulso de rayo normalizado y la tensión permisible al impulso. Luego presenta una tabla con los niveles de aislamiento al impulso para diferentes tensiones nominales en líneas de transmisión en México. También describe los niveles de aislamiento requeridos para sobretensiones de baja frecuencia, impulsos y alta frecuencia, así como las características de aislamiento de los aisladores.
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Instituto Tecnolgico Superior
Progreso Ing. Electromecnica 8vo Semestre - Nivel Bsico de Aislamiento -
Subestaciones Elctricas Ing. Ramn Salvador Mezquita Martnez
Magaa Carrillo Carlos Abraham
IMPULSO DE RAYO NORMALIZADO
Es un impulso en forma de onda completa que tiene un tiempo de frente de onda con un valor de 1.2 microsegundos (s) y un tiempo de cola de 50 s, que se presenta cuando la onda adquiere un valor equivalente al 50% de la cresta, por lo general la terminologa tcnica describe esto como un impulso de: 1.250s. TENSIN PERMISIBLE AL IMPULSO Se denomina as al valor de la cresta del impulso que puede ser aplicado al aislamiento bajo prueba sin que se produzca falla o descarga disruptiva. NIVEL BSICO DE AISLAMIENTO AL IMPULSO Es un valor de referencia para la resistencia del aislamiento al impulso, expresado en trminos de valor de cresta de la tensin permisible al impulso de rayo normalizado. En la tabla siguiente, se dan los valores de niveles de aislamiento al impulso de rayo normalizado para lneas de transmisin en la Repblica Mexicana. NIVELES DE AISLAMIENTO AL IMPULSO DE RAYO NORMALIZADO PARA ALGUNAS TENSIONES NOMINALES EN LINEAS DE TRANSMISION.
Tabla 1 Niveles de aislamiento al impulso para algunas tensiones normalizadas
NIVEL DE AISLAMIENTO Y NIVEL DE PROTECCIN.
Hasta el momento el nivel de aislamiento de una parte de un equipo se define como la relacin de su impulso y tensin permisible. La tensin permisible de impulso o nivel de aislamiento al impulso se verifica por pruebas de sobretensin de impulso y son frecuentemente referidas como, nivel bsico de aislamiento al impulso o prueba de BIL (NBI). El nivel de aislamiento al impulso est relacionado con la mxima tensin del sistema, por las tablas dadas en la norma de la Comisin Internacional de Electrotecnia (IEC71). En la Repblica Mexicana para los niveles de subtransmisin y transmisin, se recomiendan los valores dados en la tabla anterior. El nivel de proteccin al impulso de un dispositivo de proteccin es la ms alta tensin (valor cresta) que aparece en sus terminales cuando una tensin de impulso de forma de onda estndar se aplica bajo condiciones especficas, este nivel de tensin se denomina frecuentemente nivel de proteccin del sistema al cual el dispositivo proteccin est conectado. CARACTERSTICAS DE AISLAMIENTO DE LOS AISLADORES Para poder seleccionar los aisladores para una aplicacin determinada, es necesario conocer su comportamiento al aplicable los tres tipos de sobrevoltajes que pueden presentarse en un sistema elctrico de potencia. NIVEL DE AISLAMIENTO A BAJA FRECUENCIA Los aisladores estn sometidos normalmente a una diferencia de potencial de baja frecuencia (60 Hz), resultante del voltaje de operacin del sistema en que estn instalados, podrn tambin estar sometidos a sobrevoltajes de baja frecuencia en casos de fallas monofsicas o bifsicas a tierra, cuya magnitud depende de las caractersticas del sistema. Adems, si los aisladores estn colocados a la intemperie, que es el caso ms frecuente en las instalaciones en alta tensin, habr que considerar su comportamiento en condiciones de atmsfera seca y hmeda. El parmetro dominante en el comportamiento de los aisladores sometidos a voltajes de baja frecuencia es la longitud del contorno del aislador o lnea de fuga superficial, que determina la resistencia que ofrece el aislador al paso de la corriente por su superficie; en condiciones atmosfricas normales se considera adecuada una longitud de 25 cm. de lnea de escape superficial por cada mil volts de fase a
tierra; en atmsferas contaminadas es necesario aumentar la longitud
de esta lnea, utilizando aisladores de diseo especial. Los aisladores se disean de manera que el valor del voltaje necesario para perforar el aislamiento sea mayor (por lo menos del orden de un 30%) que el voltaje necesario para flamear exteriormente al aislador. El nivel de aislamiento de los aisladores para sobrevoltajes de baja frecuencia, en atmsfera seca, est determinado por la longitud de la lnea de flameo en seco, en atmsfera hmeda, el nivel de aislamiento para sobrevoltajes de baja frecuencia est determinado por la longitud de la lnea de flameo en hmedo, que en aislador mostrado en la figura es la suma de los segmentos de la recta d + e + c, que son normales a la superficie del aislador.
La figura anterior muestra los principales parmetros de un aislador, el
segmento de lneas punteadas es la longitud de escape superficial, tambin llamada distancia de fuga, la suma de los segmentos de recta a+ b+ c, es conocida como lnea de flameo en seco y la suma de los segmentos de recta d + e + c, es conocida como lnea de flameo en hmedo. NIVEL DE AISLAMIENTO AL IMPULSO El comportamiento de un aislador sometido a impulsos de voltajes similares a los producidos por rayos depende principalmente de su longitud y en grado menor de la geometra del aislador, el valor al que se flamea un aislador sometido a impulsos de voltaje depende tanto de la magnitud de los impulsos como del tiempo que estn aplicados. Si se somete un aislador a una serie de impulsos de voltaje de forma de onda normalizada (1.5 x 40 s) y de diversos valores de cresta y se traza la grfica determinada por el valor de cresta de cada onda y el tiempo que
tarda en producirse el flameo del aislador se obtiene la curva mostrada
en la figura 3.5, que se llama curva voltaje tiempo del aislador.
El voltaje de flameo al impulso crtico Vc de un aislador se define como
el valor de cresta de la onda que causa flameo del aislador en la cola de la onda el 50% de la veces que se aplica una onda normalizada de dicha magnitud; el nivel de aislamiento al impulso Vi (BIL) de un aislador es el valor de cresta de la onda de mayor magnitud que soporta el aislador sin flamearse. NIVEL DE AISLAMIENTO FRECUENCIA
PARA
SOBREVOLTAJES
DE
ALTA
En las lneas de transmisin y de subestaciones de voltaje muy elevado,
el nivel de aislamiento est determinado principalmente, por los sobrevoltajes producidos por la apertura o cierre de interruptores. A diferencia de los sobrevoltajes producidos por rayos, que son impulsos unidireccionales de gran magnitud y corta duracin, los sobrevoltajes debidos a la operacin de interruptores son voltajes oscilantes de alta frecuencia (de 400 a 300 hz) que alcanzan su valor de cresta en cientos de microsegundos y que decaen en tiempos del orden de mil microsegundos. Las pruebas de laboratorio han demostrado que al aumentar la magnitud de este tipo de sobrevoltajes, la distancia a travs
del aire para tener un nivel de aislamiento suficiente para que no se
produzca un arco a tierra, no aumenta proporcionalmente a la magnitud de voltaje, si no como se indica en la figura, donde se observa que la distancia crece ms rpidamente que el voltaje.