Ing. Electricista Hernán Parra
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
TEORÍA SORE DISE!O DE S"ESTA#IO$ES %O&"'E$ (
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
#O$TE$IDO ).
I$TR I$TROD OD"# "##I #I*$ *$............... .................. .................. ...................... .................. .................. .................. .............. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....+ .+
).). ).(. ).. )./. 1.4.1.
I$,E$I I$,E$IERÍ ERÍA A #O$#EP #O$#EPT"A T"A&.. &...... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... .....)..)I$,E$I I$,E$IERI ERIA A ASI#A. ASI#A.... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ........ ......... .......... .......... .......... ......).)I$,E$I I$,E$IERI ERIA A DE DETA& DETA&&E &E... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .......... .......... .......... ......... .....)) .)) DO#"' DO #"'E$T E$TA# A#I*$ I*$ $E#ESA $E#ESARIA RIA... ...... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... .......) ...))) Civil Civiles es....... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ...................... ...................11 ....11
1.4.2. 1.4.2.
Elect Electrom romecá ecáni nicos cos.... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... .......... .......... .......... .......... .......12 ..12
1.4.3.
Eléctric Eléctricos.... os........... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .................13 ..........13
).0. ).0. ).2. 1.6.1. 1.6.1.
#O$TE$ #O$T E$ID IDO O DE #ADA 1"$ 1"$#I #IO$ O$A& A&....... .................. .................. .................. ...................... .......... ...... ...... ...... ...... .....)/ ..)/ #"ADER$OS 1"$#IO$A&ES 3 HO4A DE #A&EADO DE "$A S"ESTA#I*$......................................................................................................)0 Requer Requerim imie iento ntoss de planos planos por cuadern cuadernoo funci funciona onal. l..... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... .......... .....16 16
1.6.2.
Hojas Hojas de caleado.. caleado......... ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............1! ......1!
(.
AIS& AIS&A' A'IE IE$T $TO O #O'O #O'O AS ASE E DE& DE& DIS DISE! E!O. O...................................................................................................) ..)++
(.). (.(. (.. (.. (./. (./. (.0. (.0. (.2. (.2. .
AIS&A' AIS&A'IE$ IE$TO TO... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... .......... ......)+ .)+ TIPO TIPO DE SORET SORETE$S E$SIO$ IO$ES. ES..... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......)+ ..)+ SOR SORET ETE$ E$SI SIO$ O$ES ES E$ E$ E& DISE DISE!O !O DE DE &AS &AS S"E S"EST STA A#IO$ #IO$ES ES................................(($I%E $I%E&E &ES S DE AIS AIS&A &A'I 'IE$ E$TO TO $O $O'I 'I$A $A&E &ES.. S............. .................. .......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....(.(#OOR #O ORDI DI$A $A#I #IO$ O$ DE AIS&A IS&A'I 'IE$ E$TO TO... .................. .................. .................. .................. .............. ...... ...... ...... ...... ...... ....(( .(( DISP DISPOS OSI# I#IO IO$ $ ,E$E ,E$ERA RA& & DE E5"I E5"IPO POS. S................ .................. .................. .............. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....(( ..(( DIST DISTA A$#IA $#IAS S DE DISE DISE!O !O........... .................. .................. .................. .................. .................. .......... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....(/ ..(/
.). 3.1.1.
DIST DISTA$#IAS $#IAS DIE&E# DIE&E#TRI TRI#AS #AS... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ........ ......... .......... .........(/ ....(/ "istanc "istancias ias de #ase a tierra....... tierra.............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ................. .....................26 ...........26
3.1.1.1. 3.1.1.1. "ista "istanci nciaa fase a tierra tierra para insta instala laci cione oness a altur alturas as $ 1%%% msnm msnm & tensio tensiones nes $ 24' ()..............................................................................................................................26 3.1.1.2. 3.1.1.2. "ista "istanci nciaa fase a tierra tierra para instal instalac acio iones nes a alturas alturas $ 1%%% msnm msnm.. & tensione tensioness * 23% ()..............................................................................................................................26 Página ( de )-(
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3.1.2. 3.1.2.
"ista "istanci ncias as de #ase #ase a #ase.. #ase...... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ......... .......... .......... ..........2 .....2!!
3.1.2.1. "istanc "istancia ia de fase fase a fase fase para insta instalac lacione ioness a alturas alturas $ 1%%% msnm msnm tensiones tensiones $ 24' 24' () ...................................................................................................................................2! 3.1.2.2. 3.1.2.2. "ista "istanci nciaa de fase fase a fase fase para insta instala laci cione oness a altur alturas as $ 1%%% msnm msnm tensi tensione oness * 24' ()..............................................................................................................................2!
.(.
3.3.1.
#ORRE##I*$ DE &OS %O&TA4ES DE DES#AR,A PA PARA A& A&T"RAS 'A3ORES A )--- 6sn6 DEIDO A #O$DI#IO$ES 'ETEORO&*,I#AS. ...................................................................................................................................(7 DISTA$#IAS A "TI&I8AR E$ &OS DISE!OS E$ ASE A &AS DISTA$#IAS DIE&E#TRI#AS...........................................................................(7 "istanc "istancia ia m+ni m+nima ma entre fases fases para arras r+,idas r+,idas....... ............. ............. .............. .............. ............................2.....................2-
3.3.2.
"istanc "istancia ia m+ni m+nima ma entre fases fases para arras tendidas. tendidas........ ............. ............. .............. .............. ............. ............. ............2 .....2
3.3.3.
/lturas /lturas m+ni m+nima mass de las arras arras sore sore el nivel nivel del suelo....... suelo.............. .............. .............. ............... ...................2 ...........2
3.3.4. 3.3.4.
/ltur /lturaa de las partes partes ener, ener,i0 i0ada adass de los equipo equipos... s...... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....2 2
3.3.'.
/ltura /ltura m+ni m+nima ma para la lle,ad lle,adaa de las l+neas l+neas...... ............ ............. .............. .............. ............. ............. ..................... ..................2 ....2
./. 3.4.1. 3.4.1.
DIST DISTA$#IAS $#IAS DE SE,"RI SE,"RIDAD DAD... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ......... ........(+ ...(+ "ista "istanci nciaa de fase fase a tierra tierra m+n m+nim imaa asa asada da en la la dime dimensi nsin n f+s f+sic icaa de refer referenc encia ia de de un operador....................................................................................................................3%
3.4.2. 3.4.2.
"ista "istanci nciaa de se,uri se,uridad dad verti vertica call para para circul circulac aci inn de persona personal. l.... ....... ......... .......... .......... .......... .......... ........3% ...3%
3.4.3. 3.4.3.
"ista "istanci nciaa ori0ont ori0ontal al para circul circulac acin in de personal personal... ...... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ........ .......... ......... ......... .......... ........3% ...3%
3.4.4. 3.4.4.
"ista "istanci nciaa de se,uri se,uridad dad vertica verticall para circul circulac aci inn de ve ve+c +cul ulos os.... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .......... .....3% 3%
3.4.'. 3.4.'.
"ista "istanci nciaa de se,uri se,uridad dad ori0on ori0ontal tal para para circula circulaci cin n de ve+cu ve+culo los.. s..... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......31 ..31
.0. .0. /.
DIST DISTA A$#IA $#IAS S DE 'A$T 'A$TE$ E$I' I'IE IE$T $TO. O.... .................. .................. .................. ...................... .................. ...... ...... ...... ...... ...) ) DIA, DIA,RA RA'A 'A "$I1 "$I1I& I&AR AR............... .................. .................. .................. .................. .................. .................. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...((
0.
SE&E SE&E## ##IO IO$ $ DE ARR ARRAS. AS............ .................. .................. .................. .................. .................. ...................... .......... ...... ...... ...... ...... ...../ ../
0.). '.1.1.
Pará6 Pará6etr etros os de selecc selecci9n. i9n.... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ......... .......... .......... ...../ / icac icacin in de las arras........ arras............... ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .................. ............34 .34
'.1.2. '.1.2.
Epans Epansi inn futura futura de la suesta suestaci cin.. n..... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ......... ......... ......... .......... .......... .......34 ..34
..
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'.1.3.
5elecci 5eleccin n del conductor.. conductor......... .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .................3' ..........3'
'.1.4.
Car,a Car,a del viento... viento......... ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ........3' ..3'
'.1.'.
Capacida Capacidadd del aislad aislador. or........ .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. ................... ....................3' ........3'
'.1.6. '.1.6.
on,it on,itud ud del van vano... o...... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... .......... .......... .......... .......... .......3' ..3'
'.1.!.
a fleca fleca & tensin... tensin.......... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .................3' ..........3'
'.1.-. '.1.-.
)ariaci riacione oness de tempera temperatura tura.... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......... .......... .......... ......36 .36
'.1.. '.1..
"eriv "erivac aci inn de car,as car,as... ...... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... .......... .......... .......... ........36 ...36
0.(. 0.(. '.2.1. '.2.1.
#O$DI# #O$D I#IO IO$E $ES S DE DISE! DISE!O O E&E# E&E#TR TRI# I#O. O........ .................. .................. .................. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...22 Capaci Capacidad dad de corrie corriente nte... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ........ .......... .........3 ....366
'.2.1.1. 7odelo 7odelo 8estin,ous stin,ouse.... e........... ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ...........3! .....3! '.2.1.1.1. Calor o 9otencia ,enerado por efecto efecto :oule................................................. :oule........................................................... .............3! ...3! '.2.1.1.2. 9otencia "isipada "isipada por radiacin 8r............................................... 8r....................................................... ................ ................. ...........3..3'.2.1.1.3. 9otencia "isipada "isipada por conveccin conveccin 8c.......................................................................3'.2.1.1.4. Corriente máima máima a transmitir. transmitir........................................................ .................................................................................. ............................3 .3 '.2.1.1.'. Resistencia Resistencia a la temperatura del conductor...................................... conductor ............................................... ................. ................ ........4% 4% '.2.1.2. 8estin, estin,ouse ouse modifi modificado. cado........ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ................. ......................4% ............4% '.2.1.3. 7odelo 7odelo del /0i /0imut mut 5olar... 5olar......... ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ....................... .....................41 .....41 '.2.1.3.1. 9otencia disipada disipada por conveccin............................................................................ conveccin..............................................................................41 ..41 '.2.1.3.2. 9otencia disipada disipada por radiacin................................................... radiacin...................................................................... ........................... ...........43 ...43 '.2.1.3.3. 9otencia asorida por insolacin......................................................... insolacin................................................................. ................ ............43 ....43 '.2.1.3.4. Capacidad de corriente del conductor.................................................. conductor. ......................................................... ................ .............44 .....44 '.2.1.4. Criterios Criterios para la seleccin seleccin definit definitiva iva..... ............ .............. ............. ............. .............. .............. ............. ................... ......................4' .........4' '.2.2. '.2.2.
Cortoci Cortocircu rcuito ito..... ........ ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... .......... .......... ......46 .46
0.. 0..
#O$D #O $DI# I#IO IO$E $ES S DE DIS DISE! E!O O 'E#A 'E#A$I $I#O #O....... ...................... .................. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ....../ .../:: Página / de )-(
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'.3.1 '.3.1..
Condic Cond icio ione ness de dise dise;o ;o mecá mecáni nico co para para
fle >flei illes? es? en condic condicio ione ness estáticas.....................................................................................................................4-
'.3.1.1. #leca #leca máim máima. a........ .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ................ .........................4................4'.3.1.1.1. Efecto de las cadenas cadenas de aisladores aisladores de suspensin sore la #leca #leca de los conductores 4 '.3.1.2. Esfuer0o Esfuer0o a la la rotura rotura en condic condicione ioness estática estáticas...... s............. .............. ............. ............. .......................... ...........................'1 ........'1 '.3.1.3. Criterios Criterios para para selecc seleccin in & aproacin aproacin de las las arras arras tendid tendidas..... as............ ............. ........................ ...................'2 .'2 '.3.1.4. Criterio Criterio para el cálculo cálculo de de las tensio tensiones nes & fle flecas cas de tensado......... tensado................ ............. ....................' ..............'22 '.3.1.'. Esfuer0os Esfuer0os electroma electroma,néti ,néticos cos deid deidoo a la corriente corriente de cortocircu cortocircuito................ ito.........................'4 .........'4 '.3.1.'.1. '.3.1.'.1. #uer0a #uer0a de tensin tensin durante durante el cortocircuito......... cortocircuito............... ............. .............. .............. ............................. ............................'4 ......'4 '.3.1.'.2. '.3.1.'.2. Ecuacin Ecuacin para otener otener ψ ...........................................................................................'' ...........................................................................................'' '.3.1.'.3. Esfuer0o después del cortocircuito........................ cortocircuito....................................................................... ....................................................'6 .....'6 '.3.1.'.4. Criterios de seleccin seleccin de los conductores errajes & aisladores............................ aisladores.................................'6 .....'6 '.3.2. '.3.2.
Criter Criterios ios para para sele selecc ccin in & aproa aproaci cin n de las las
'.3.2.1. "efle "eflein in....... ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............................ ............................'! ......'! '.3.2.2. =ipos =ipos de montaje montaje de las arras....... arras.............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ...............' .........'!! '.3.2.3. "efle "eflein in de las arras........ arras............... .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............'! ......'! '.3.2.3.1. "eflein "eflein deido al peso & al viento............................................................... viento........................................................................ ...........'..''.3.2.3.2. "eflein "eflein deido a los los errajes errajes & ajantes................................................ ajantes......................................................... ................. ........' ' '.3.2.3.3. "eflein "eflein deido a los ajantes...................................................... ajantes.............................................................. ................ ................ ...........' ...' '.3.2.3.4. Criterio de seleccin seleccin para la seccin de la arra........................................... arra................................................... .............6% .....6% '.3.2.4. Esfuer0os Esfuer0os elect electromec romecáni ánicos cos deid deidoo a la la corrien corriente te de cortocircuito.... cortocircuito........... .............. ................6% .........6% '.3.2.4.1. Esfuer0o Estático............................... Estático...................................................................................... ........................................................................6% .................6% '.3.2.4.2. Esfuer0o dinámico................................................................................ dinámico........................................................................................ ................ .............61 .....61 Página 0 de )-(
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'.3.2.4.3. Esfuer0o fleionante fleionante................................................. ................................................................................. ........................................ ................ .........62 .62 '.3.2.4.4. Criterio de seleccin............................................................................. seleccin..................................................................................... ................ .............62 .....62 '.3.2.4.'. Relacin Relacin de esfuer0o dinámic dinámicoo a esfuer0o esfuer0o estático )σ...............................................63 '.3.2.4.6. '.3.2.4.6. #actor #actor de reen,anc reen,ancee )r ............................................................................................63 ............................................................................................63 '.3.2.4. '.3.2.4.!. !. #actor #actor β.....................................................................................................................64 '.3.2.4.-. '.3.2.4.-. #actor #actor q............ q................... .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. .......................... ..............................6' ..........6'
2.
SER% ER%I#IO I#IOS S A"; A";I& I&IA IAR RES DE #O #ORR RRIE IE$T $TE E #O #O$TI$ $TI$" "A 3 A&TER$A.. $A.... .... ..22 22
2.). 2.). 2.(. 2.. 2.. 2./. 2.0.
:.
SER% SER%I# I#IO IOS S A";I& ";I&IA IARE RES S DE DE #OR #ORRI RIE$ E$TE TE #O #O$T $TI$ I$"A "A....... .................. .................. ...... ...... ...22 22 TE$SIO TE$SIO$ES $ES $OR'A& $OR'A&I8 I8ADA ADAS.. S..... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... .....22 ..22 DI'E DI'E$S $SIO IO$A $A'I 'IE$ E$TO TO DE& DE& A$# A$#O O DE A ATERIA ERIAS.. S..................... .................. .................. .......... ...2: 2: TE$SIO TE$SIO$ $ DE E#"A&I E#"A&I8A 8A#IO #IO$.. $..... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... ........27 ...27 #<"&O DE A$#O DE ATERÍAS 3 #AR,ADORES RE#TI1I#ADORES RE#TI1I#ADORES PARA PARA S"ESTA#IO$ES........................................ S"ESTA#IO$ES................................................. .........2+ 2+ DIA,RA'A TIPI#O DE "$ SISTE'A DE A&I'E$TA#I*$ E$ #ORRIE$TE #O$TI$"A....................................................................................:/ E$#& E$#&A A%A'IE$ 'IE$TO TOS. S.... .................. .................. .................. .................. .................. .................. ...................... .............. ...... ...... ...... ...... ...... .....:2 ..:2
:.). :.(. :.. :./. :.0. :.0. :.2. :.:. :.:. :.7. :.7. :.+. :.)-. :.)-. !.1%.1.
&O5"E &O5"EOS OS 'E#A$I 'E#A$I#OS #OS... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ........ .......... .......... ......... .......:2 ...:2 DO$DE DO $DE 3 #O'O #O'O S" "TI&I8 "TI&I8A$ A$... ...... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... ........:2 ...:2 PARTES RTES DE "$ E$#&A E$#&A% %A'IE$T 'IE$TO. O..... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ......... .......:: ..:: TIPOS TIPOS DE #ERRAD #ERRAD"RA "RAS.. S..... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ......... .......... .......... .......:: ..:: POSI POSI#I #IO$ O$ DE &OS &OS E5"I E5"IPO POS.. S............. .................. .................. .................. .................. .............. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ......: ...:77 SI'O& SI'O&O,I O,IA.. A...... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... ......:7 .:7 1"$# 1"$#IO IO$A $A'I 'IE$ E$TO TO DE& DE& E$#& E$#&A A%A'IE$ 'IE$TO TO 'E#A 'E#A$I $I#O #O............... .............. ...... ...... .....7 ..7-AP&I AP&I#A #A#I #I*$ *$ A &OS &OS SE# SE##I #IO$ O$AD ADOR ORES ES #O #O$ $ 'A$ 'A$DO DO 'A$" 'A$"A& A&....... ...... ...... ...7) 7) &O5"E &O5"EOS OS E&E#T E&E#TRI# RI#OS. OS..... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .......... ......7) .7) &O,I#A &O,I#AS S TIPI TIPI#AS #AS DE E$#&A E$#&A% %A'IE$TO 'IE$TO... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .......... .......... .......... .......... .........7) ....7) "esener, "esener,i0a i0aci cinn de una salida salida de l+nea l+nea...... ............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............... .................-1 ........-1
!.1%.2.
9uesta a tierra tierra de la salida salida de l+n l+nea. ea........ ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .................... .....................-3 ........-3
7.
APA APA$TA $TA&&A' &&A'IE IE$T $TO O #O #O$T $TRA RA DES# DES#AR AR,A ,AS S AT'OS1 'OS1ER ERI# I#AS AS............................7/ 7/
2.2.
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7.). 7.(. 7.. 7.. -.3.1.
#A&ES #A&ES DE ,"ARDA ,"ARDA.... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ........ ......... .......... .......... .......... .......... .......7/ ..7/ P"$T P"$TAS 1RA$=& 1RA$=&I$. I$.... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .....70 70 DES# DES#RI RIP# P#I* I*$ $ ,E$ER ,E$ERA& A& DE &A I$ST I$STA A&A#I &A#I*$ *$............... .................. .................. .................. ...... .....7 ..700 /rea de 11' () & 6 () ()............... .................... .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ........................-' .................-'
-.3.2. -.3.2.
7etodol 7etodolo,+ o,+aa para para dos dos >2? cal cales es de ,uarda ,uarda & cuatro cuatro >4? punt puntas as #ran( #ran(li lin.. n....... .......... ...............-66
-.3.2.1. 9ara dos dos >2? Cale Caless de @uarda......... @uarda................ ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ........................ ...................-6 ..-6 -.3.2.1.1. Aivel Aivel 11' () ().............................................................................................. ....................................................................................................... ................ .......---.3.2.1.2. Aivel Aivel 6 ()..................................................... ()....................................................................................................... .......................................................... .........- .- -.3.2.2. 9roteccin 9roteccin con con Cuatro Cuatro >4? 9untas 9untas #ran(l #ran(lin. in....... ............. .............. ............. ............. ................. .............................% ...................% -.3.2.2.1. 9ara el tramo de
7etodol 7etodolo,+ o,+aa para una 9unta #ran(l #ran(lin in... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......... .......... .........4 ....4
+.
ISO' ISO'>T >TRI RI#O #O DE #AR, #AR,AS AS... ...... .................. .................. .................. ...................... .................. .................. .................. .............. .....+ ..+77
+.). +.(. .2.1.
,E$ER ,E$ERA&. A&..... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... ........+7 ...+7 TIPOS TIPOS DE #AR,AS #AR,AS.... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ........ .......... .......... ..........+ .....+++ Car,a Car,a lon,itud lon,itudina inall.............. .................... ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ................. ................................. ....................... .
.2.2. .2.2.
Car,a Car,a verti vertical cal... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ....... ....... ....... ......... .......... .......... .......... .......... ....... ..
.2.3.
Car,a Car,a transversal transversal....... .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. ....................... ...................... ......
+.. +.. +./. +./. .4.1. .4.1.
IDE$ IDE$TI TI1I 1I#A #A#I #I*$ *$ DE DE &AS &AS #AR, #AR,AS AS %ER %ERTI TI#A #A&E &ES.. S............. ...................... .................. .................+ ..+++ #AR, #AR,AS AS &O$, &O$,IT IT"D "DI$ I$A& A&ES ES....... .................. .................. .................. .................. ...................... .......... ...... ...... ...... ...... ...... .....) ..)--Ecuaci Ecuacione oness para el cálcul cálculoo mecáni mecánico co del conduc conductor... tor...... ....... ....... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ....... ....... ...... ........ .....1%1 1%1
.4.1.1. =ensi =ensinn m+ni m+nima ma...... ............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. ............. ............. .............. ..................... .................1%1 ...1%1 .4.1.2. Ecuacin Ecuacin de cam camio io de estado....... estado.............. .............. .............. ............. ............. .............. ............. ............. .............. .............. .............1%1 ......1%1
+.0. +.0. +.2. +.2.
#AR, #AR,AS AS TRA$ TRA$S% S%ER ERSA SA&E &ES.. S................. .................. .................. ...................... .................. .............. ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....) ..)-( -( REPR REPRES ESE$ E$T TA#I*$ #I*$ DE &AS &AS #AR,A #AR,AS.. S................. .................. .................. ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... ...... .....)..)-((
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CAPITULO I ALCANCE DEL DISEÑO 1.
INTRODUCCIÓN El pro&ecto de una suestacin al i,ual que cualquier otro pro&ecto requiere de una serie de definiciones que justifiquen el porque de desarrollo & la inversin a ser reali0ada. reali0ada. Es por eso que esta instalacin instalacin no escapa al proceso de in,enier+a in,enier+a en s+. Este traajo que se presenta en este documento intenta reco,er la eperiencia otenida a lo lar,o de 1' a;os de eperiencia dedicada al dise;o de suestaciones para las industrias industrias eléctricas del pa+s & petrolera. En este sentido se presentan los lineamientos en los cuales se an asado cada uno de los dise;os reali0ados a lo lar, lar,oo de la tra&ect tra&ectori oriaa profesi profesiona onall & que an servi servido do para para desarro desarroll llar ar una unass instalaciones se,uras & confiales a satisfaccin de los clientes. viamente eisten una serie de recaudos que deen cumplirse a fin de que lle,ue a un final se,uro el ojetivo planteadoD estos recaudos no son mas que las etapas por las cuales a de pasar el traajo del in,eniero para que cada uno de los autores que intervienen en cada una de las etapas pueda comprender lo que el in,eniero de planifica planificacin cin & dise;o concii. concii. /un cuando son mucas las etapas que intervienen durante el dise;o eisten tres ,rande ,randess ,rupos ,rupos que las las invo involuc lucran ran a todas todas & son la in,e in,eni nier+ er+aa con concept ceptual ualDD la in,enier+a ásica & la in,enier+a de detalle. Cae resaltar que todas estas etapas son previas a la etapa de construccin de la cual no se alará en este traajo pues este solo trata del dise;o dise;o en s+. En este sentido se indicará en que consiste cada una de estas etapas.
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).).
I$,E$IERÍA #O$#EPT"A& Es aqu+ donde se estalecen los requerimientos de una instalacinD se acen los estudios para determinar su incorporacin al sistema eléctrico eistente & ajo que esquema va a funcionar as+ como los requerimientos de confiailidad & se,uridad de servicio que deerá tener para cumplir con las necesidades del cliente. En esta etapa se reali0an los estudios de factiilidad con el ojeto de determinar la rentailidad de la instal stalac aci inn & tam tamién ién para para esta estal lec ecer er los los apar aparta tado doss de pres presup upue uest stos os correspondientes. En esta etapa tamién se decide la uicacin optima de la instalacin. / fin de otener un aproimado del valor de la instalacin se reali0an estimados de costos con un porcentaje de error mu& altoD por lo ,eneral se acen estimados clase 1%.
).(.
I$,E$IERIA ASI#A En esta etapa se plasma en papel los requerimientos de la instalacin. 5e otienen las partidas de ora con las cuales se elaora el documento de licitacinD se otiene la cantidad de equipos ma&ores necesariosD se elaoran las especificaciones técnicas para la compra de los mismos mismos & se s e reali0an los planos referenciales para el proceso de licitacin. Entre las actividades que se reali0an en esta etapa se encuentran las si,uientesB si,uientesB Elaoracin de los planos de disposicin de equipos & cortes electromecánicos. electromecánicos.
5e defi define ne el área área de la sue suest stac aci in. n.
5e ui uica ca la sue suest stac aci inn en for forma ma defi defini niti tiva va..
5e rea reali li0a 0a la procur procuraa de los los equ equip ipos os ma& ma&ore ores. s.
5e elaoran los paquetes de licitacin para las ras Civiles & Electromecánicas. Página + de )-(
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)..
5e lic licit itaa la la con constr strucc ucci inn de la sue suest stac aci in. n.
I$,E$IERIA DE DETA&&E En esta etapa se reali0an las si,uientes actividadesB Evaluac Evaluacin in técnica técnica de equipos equipos & selecci seleccin n del del mism mismo. o.
)./.
5e ela elaora orann plano planoss con 1as verd verdader aderas as dim dimen ensi sione oness de los los equi equipos pos..
5e corri corri,en ,en las las dime dimens nsio ione ness de la la in,e in,eni nier er+a +a ásic ásica. a.
5e ela elaora orann los los pla planos nos ci civiles. es.
5e ela elaora orann los los pla planos nos de de det detal allle.
5e ela elao ora rann los los pla plano noss func funciiona onales. les.
5e com compran pran los los equi equipo poss menor enores es..
DO#"'E$TA#I*$ $E $E#ESARIA. Entre la documentacin que dee presentarse se encuentran por disciplina los si,uientesB
)./.). #i?iles
"isp "ispos osic ici inn ,ene ,enera rall de #und #undac acio ione nes. s.
"eta "e tall lles es de cada cada una una de las las fun funda daci cion ones es..
7alla de tierra.
"isp "ispos osic ici inn de de 9is 9ista tasD sD can canal ales es & du ducto ctos. s.
"renajes.
evant antami amiento nto topo topo,r ,ráf áfiico. Página )- de )-(
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Curv Cu rvas as modi odificada cadass del del terr terren eno. o.
"eta "e tall lles es de de fij fijaci acinn de cad caden enas as de de aisl aislad ador ores es..
Cerca pe perimetral.
9uesta sta a tierra rra de de ce cerca rcas.
/rqu /rquiitect tectur uraa de de la la casa casa de mand ndo. o.
7ovimiento nto de tierra.
Fnst Fnstal alac acio ione ness eléc eléctr tric icas as Casa Casa de 7and 7andoo
/,ua /, uass ne, ne,ra rass & lan lanca cass de de la la Cas Casaa de de 7an 7ando. do.
"etalles & acaados.
Fsom Fsomét étri rico co de de a,ua a,uass l lanca ancass & ne,r ne,ras as..
/,uas de lluvia.
7emoria de cálculo.
)./. )./.(. (. Elec Electr troo6ecá 6ecáni nico coss
"isp "ispos osic ici6 i6nn ,ene ,enera rall de de equ equip ipos os 9la 9lant nta. a.
"isp "ispos osic ici6 i6nn ,ene ,enera rall de equi equipo poss Corte Cortes. s.
Fsométrico de de Ca Car,as.
inea ineam miento ento de sopo soport rtes es de de equ equip ipos os..
ic icac aci inn de con conec ector tores es de alta alta tens tensi in. n.
ista ista de cone conect ctor ores es de alta alta tens tensi in. n.
Página )) de )-(
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/pan /p anta tall llam amie ient ntoo con con cal calee de ,u ,uard arda. a.
"eta "e tall lles es de de fij fijaci acinn de cad caden enas as de de aisl aislad ador ores es..
Herra He rraje jess de de fi fijaci jacin n del del Ca Calle de de ,uard ,uarda. a.
"eta "e tall lles es de pue puesta sta a tier tierra ra de equi equipo poss & estr estruct uctura uras. s.
ista ista de cone conect ctor ores es de pues puesta ta a tie tierr rra. a.
Fluminacin.
"isp "ispos osic ici inn de de acci accion onam amie ient ntoo de equ equip ipos. os.
"ispo isposi sici cin n de aj ajan anttes de de equi equipo pos. s.
"ia,r ia,ram amaa n niifilar @e @ene nera ral. l.
ic icac aci inn de tal taler eros os en pat patio. io.
ic icac aci inn ddee tal taler eros os & equi equipo poss en cas casaa de man mando. do.
7emoria de cálculo.
)./. ./... Eléctricos
#unc unciona onales de cada cada tramo ramo..
Caleado de cada tram ramo.
#unc unciona onal de cada cada ta talero. ero.
Caleado de de ca cada ta talero.
Caleado de de ca cada equ equiipo.
ista de de Ca Cales.
Página )( de )-(
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).0.
Ruteo de Cales.
#O$TE$IDO DE #ADA 1"$#IO$A&. os cuadernos funcionales como su nomre lo indica contienen los dia,ramas de funcionamiento de cada parte de la suestacinD su presentacin depende de cada empresaD sin emar,oD es recomendale que los mismos conten,an como m+nimo la si,uiente si,uiente estructuraB estructur aB
9ortada 9ortada que iden identi tifi fique que a que tramo tramo corres correspond pondes es los los plano planoss funci funciona onale less del del cuaderno.
9lano 9lano de e&e e&enda nda conteniend conteniendoo la identi identifi ficac cacin in de la simolo simolo,+a ,+a presentada presentada en los dia,ramas. /qu+ tamién se acostumra indicar tipo & marca del equipo que se esta identificando con la finalidad de poder identificarlo rápidamente para su reempla0o en caso de que se da;e.
"ia,ram "ia,ramaa nifi nifila lar. r. 5e refiere refiere a l dia,r dia,rama ama del del tramo tramo en el cual se identi identific fican an los los equipos ma&ores del mismo.
"ia,r "ia,ram amaa trifi trifila lar. r. Esta Esta es una represent representaci acin n del del sistem sistemaa trifás trifásic icoo en donde se indican los transformadores de corriente & tensin as+ como la manera en que su caleado secundario se conecta a los diferentes equipos de medicinD control & proteccin.
7and 7andoo & cont contro roll del del Fnte Fnterr rrup upto torr.
7and 7andoo & cont contro roll del del 5ecc 5ecciionad onador or..
9rotecciones.
/larmas.
"istr istriiuci ucin n de 9ola 9olari rida dade des. s.
Hojas de caleado Página ) de )-(
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).2.
ista de cales
#"ADER$OS 1"$#IO$A&ES 3 HO4A DE #A&EADO DE "$A S"ESTA#I*$. El cuaderno funcional contiene en forma ,rafica toda la informacin que necesita el in,eniero que reali0a las prueas de operacin & recepcin de la ora. el cuaderno funcional se elaora uno por cada tramoD o por equipo que no interven,a como elemento elemento de cada tramo. en una suestacin se encuentran los si,uientes tramosB
=ramo de de sal salida de +nea. ea.
=ramo de tran transsform formac aciin. n.
=ramo de enla nlace de arr arraas.
=ram =ramos os de de lle lle,ad ,adaa de de alt altaa tens tensin in a aj ajaa tensi tensin. n.
En una suestacin se pueden encontrar los si,uientes cuadernos que no forman parte de los tramosB
5ervi 5ervici cios os au auil ilia iares res de corri corrient entee alte alterna rna & contin continua. ua.
/larmas
Control & mando.
=alero de de in interf erfase.
9rot rotecci cciones de l+nea.
9rot 9rotec ecci cion ones es de tran transf sfor orm mador ador..
9rot rotecci cciones de arra. ra.
Celdas de 13.- () ().
Página )/ de )-(
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).2.). ).2.). Re@uer Re@ueri6i i6iento entoss de lano lanoss or cuader cuaderno no Bunci Buncional onal.. / continuacin se presenta una tala con los requerimientos de planos para cada tipo de cuaderno funcionalD cae resaltar que esta lista de planos corresponde a una suestacin de ajo perfilD arra seccionada. 5e deerá tener presente que por cada salida de l+neaD transformadorD salida o lle,ada de transformador dee eistir un cuaderno funcional.. funcional.. =ala =ala 1.1 1. 1 HOJAS POR CUADERNO
CUADERNO
1 TRAMO SALIDA DE LINEA 2 TRAMO DE ENLACE 3 SALIDA A TRANSFORMADOR 4 TRANSFORMADOR 5 LLEGADA DE TX A BARRA DE ... 6 CELDA DE .... 7 TABLERO SACA 8 TABLERO SACC 9 TABLERO DE DISTRIBUCIÓN 10 TABLERO DE ALARMAS 11 TABLERO DE ROTECCIÓN 12 TABLERO DE MANDO ! CONTROL
R A L I F I N U A A A M D D A A N T E R R Y G A O E I P L D
* * * * * * * * * * * *
Página )0 de )-(
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R A L I F I B O R A L I F I R T A M A R G A I D
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O D N A M E D A M E U Q S E
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* *
L O R T N O C E D A M E U Q S E
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S E N O I C C E T O R P
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O T N E I M A V A L C N E
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*
S E D A D I R A L O P E D N Ó I S C A U B M I R R T A L S I A D
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).2.(.
HoCas de cableado 9or cada cuaderno funcional se deen considerar las ojas de caleado >#i,. 1.1?D si los cuadernos permiten a los in,enieros revisar la funcionalidad de la conein de los terminales de equipos con conductoresD las ojas de caleado permiten que el instalador instalador del conductor identifique identifique rápidamente rápidamente la ruta de uicacin del mismo as+ como a donde estarán conectados sus etremos.
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#i,ura 1.1
Página ): de )-(
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Capitulo II
AISLAMIENTO COMO BASE DEL DISEÑO 2.
AISLAMIENTO COMO BASE DEL DISEÑO
(.).
AIS&A'IE$TO Es el elemento o material de una instalacin que tiene la propiedad de soportar una sore tensin sin que se deteriore deter iore su ri,ide0 dieléctrica. dieléctrica. En una suestacin eisten dos tipos de aislamientoB
/utorrecuperale
#ormado por el aire eistente entre dos elementos sometidos a una diferencia de potencial.
Ao autorrec recuperale
Relacionado con el aislamiento interno de los equipos. 5e denomina autorrecuperale porque al cesar la sore tensin recuperan sus caracter+sticas aislantes. aislantes.
(.(.
TIPO DE SORETE$SIO$ES
Fnternas deido aB
Página )7 de )-(
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7anioras en los equipos #allas en el sistema.
Eternas deido aB "escar,as atmosféricas.
(..
SORETE$SIO$ IO$ES E$ E$ E& DISE ISE!O DE &AS S" S"ESTA#IO$ES a ri,ide0 dieléctrica de un material puede colapsar por efecto de una sore tensin dando ori,en a la creacin de un arco eléctricoD en consecuencia los equiposD suestaciones o cualquier otro elemento que pueda estar a un potencial distinto de cero se dise;a para que soporte un valor máimo máimo de sore tensin. "ependiendo de la tensin nominal de operacin de la suestacin o equipo se an normali0ado normali0ado los valores máimos máimos de sore tensin que esta puede soportar. sopo rtar. Estos valores se definen de la si,uiente maneraB
(./.
$I%E&ES DE AIS&A'IE$TO $O'I$A&ES. El nivel de aislamiento nominal de una instalacin será el que indica la =ala 2.1 & 2.2D se,n la tensin nominalD en caso de que la tensin nominal no coincida con al,uno de los valores correspondiente se tomará el valor inmediato superior.
=ala 2.1 Página )+ de )-(
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$o6. % línealínea
E.E.".". F%G
E"ROPA F%G
"ist.
9otencia
1D2
3%
4'
2D'
2 D !'
4'
6%
3D6
4'
'D%
'D'
6%
!'
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6%
-D!
D '2
!'
'
12D%
!'
1'D%
1'D'
'
11%
1!D'
'
23D%
24D%
2'D34D'
1 2' 1 '%
36D%
3-D%
2 %%
46D%
1 !%
4-D3 '2D%
2 '%
2 '%
6D%
!2D2
3 '%
32 '
2D%
4 '%
Página (- de )-(
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=ala 2.2
$o6. % línealínea
E.E.".". F%G
1%%D%
E"ROPA F%G
4'%
11'D%
''%
123D%
''%
13-D%
6'%
14'D%
6'%
161D%
!'%
1!%D%
!'%
16D%
%%
23%D%
1 %' %
24'D%
1% ' %
2-!D%
1 3% %
3%%D%
11!'
34'D%
1 '' %
36%D%
1 61 %
42%D%
1' ' %
'2'D%
16 ! '
!'%D%
23 ' %
Caracter+stica de la onda de impulso para los ensa&os de sore tensiones 1D2 I '% microse,undos.
(.0.
#OORDI$A#IO$ DE AIS&A'IE$TO El estudio para mantener los niveles de sore tensin por deajo de los niveles ásicos de aislam aislamientos ientos se denomina denomina Coordinacin Coordinacin de aislami aislamiento. ento.
(.2.
DISPOSI#IO$ ,E$ERA& DE E5"IPOS En una suestacin eléctrica el material aislante entre los elementos que están a diferente potencial es el aire. a ri,ide0 dieléctrica del aire puede romperse cuando el ,radiente de potencial alcan0a valores elevados. 9or lo tanto el dise;o de la disposicin de los equipos en una suestacin esta orientado a la distriucin de Página () de )-(
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estosD de las arras de distriucin de ener,+a o de cualquier elementoD de manera que las distancias entre ellos sean suficiente para que no se produ0can entre s+ arqueos al aparecer una sore tensin. )e )er fi,ura 2.1.
#i,ura 2.1
Página (( de )-(
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Capitulo III DISTANCIAS DISTANCIAS DE DISEÑO 3.
DISTANCIAS DE DISEÑO 5on las distancias que permiten definir la separacin que dee eistir entre los diferentes diferentes componentes que conforman una suestacin. 5e distin,uen tres >3? tipos de distancias distancias que son
.).
"ista "istanc ncia iass dielé dieléctr ctrica icass o por por desca descar,a r,a disru disrupti ptiva. va.
"ist "istan anci cias as de 5e,ur 5e,urid idad ad o cir circu cula laci cin n..
"ist istanc ancias ias de 7ant 7anten eniimiento ento..
DISTA$#IAS DIE&E#TRI#AS 5on aquellas que nos permiten ,aranti0ar un perfecto aislamiento entre dos cuerpos ajo tensin tensin o un cuerpo ajo tensin & uno a tierra. Como Como el medi medioo aisl aislan ante te entre entre los elem element entos os ener, ener,i0 i0ado adoss de una suest suestaci acinD nD distinto a aquellos tales como los arrollados de los transformadoresD es el aireD las distancias dieléctricas están relacionadas con la máima sore tensin a la cual pueden estar sometidos los cuerpos & la proailidad proailidad de la ruptura de la ri,ide0 dieléctrica de este medio aislante. as distancias dieléctricas o de descar,a disruptiva son las m+nimas que ,aranti0an Página ( de )-(
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que que no ar aráá un arque arqueoD oD sin sin ema emar, r,oo las las misma ismass no son son sufi sufici cien ente tess para para dimensionar dimensionar una suestacinD ellas ellas deen incrementarseD incrementarseD el incremento incremento necesario se indica mas adelante. as distancias dieléctricas sonB
"istan stanccia de fase ase a tie tierr rra. a.
"istan stanccia de fase ase a fase. se.
9ara otener el valor de las distancias dieléctricas para una suestacinD se dee conocer la tensin critica de descar,a por impulso al ra&o o maniora > Critical )olta,e #lasover JC)#K ? & el nivel ásico de aislamiento de la instalacin por impulso al ra&o o maniora >
Ec. 3.1
donde σ es la desviacin estándar referida a )C# & su valor recomendado es 3 L. 9or impulso de manioras. <5
= )C#m × (1 − 1D3 × σ)
Ec. 3.2
donde σ M 6 L Página (/ de )-(
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.).). .).). Dista Distanci ncias as de 1ase 1ase a tie tierr rra. a. .).).). .).).).
Distanc Distancia ia Base Base a tierr tierraa ara ara instal instalaci acione oness a alturas alturas )--- 6sn6 6sn6 tensio tensiones nes
(/0 %. 9ara estas tensionesD las distancias se otienen por la si,uiente epresinB d fase − tierra
=
)#Cr
Ec.3.3
'%% × (
d fasetierra M "istancia entre electrodos NmO ( M #actor de separacin entre electrodos. ( tiene el valor de 1 para la confi,uracin punta plano.
.).).(. .).).(.
Distanc Distancia ia Base Base a tierra tierra ara ara instal instalaci acione oness a alturas alturas )-)---- 6sn6. 6sn6. tensio tensiones nes J
(- %. )C#m
= '%% × ( × d %D6
>Ecuacin emp+rica de . 9aris?
Ec. 3.4
"ondeB 1D 66!
)C#m d= '%% × (
Ec. 3.'
o )C#m
34%% × (
> Ecuacin emp+rica emp+rica de @allet @allet & ero&?. 1 + d fase − tierra
Ec. 3.6
"onde d
=
- × )C#m
Ec. 3.!
( 34%% × ( − )C#m )
Página (0 de )-(
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5iempre que se cumpla 2 m $ d $ 1' m. os factores ( para este caso sonB
Tabla .) #onBiguraci9n
.).(.
1actor
varillavarilla
1 D4
Co Conduc nducto tore ress de de fa fase et eteri erior a tor torre re o pr prti tico co
1D3' 1D3'
Conductor de fase interior a ventana
1 D2
#ase#ase
1 D'
9unta9lano
1 D%
Distancias de 1ase a 1ase. .).(.). .).(.).
Distanc Distancia ia de Base Base a Base Base ara ara instal instalaci aciones ones a altu alturas ras )--)--- 6sn6 6sn6 tensi tensiones ones
(/0 % 9or impulso al ra&o
.).(.(. .).(.(.
)C#r
d fase − tierra
=
)C#r =
Ec. 3.-
'%% × (
Ec. 3.
Distanc Distancia ia de Base Base a Base Base ara ara instal instalaci aciones ones a altu alturas ras )--)--- 6sn6 6sn6 tensi tensiones ones J
(/0 %. 9or impulso de manioras d
.(.
=
- × )C#m
Ec. 3.1%
( 34%% × ( − )C#m )
#ORRE##I*$ DE &OS %O&TA4ES DE DES#AR,A PA PARA A& A&T"RAS 'A3ORES
A
)---
6sn6
Página (2 de )-(
DEIDO
A
#O$DI#IO$ES
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'ETEORO&*,I#AS. 5on definidas por el papel de traajo Ao. 23 de la FECD como las distancias necesarias para mantener las partes vivas fuera del alcance del personal que opera o reali0a laores de mantenimiento en la suestacin.
..
DISTA$#IAS A "TI&I8AR E$ &OS DISE!OS E$ ASE A &AS DISTA$#IAS DIE&E#TRI#AS
"ista "istanc ncia ia m+ni m+nima ma entre entre fase fasess para para arras arras r+,ida r+,idass
"ista "istanc ncia ia m+ni m+nima ma entre entre fase fasess para para arras arras tendi tendidas das
/ltur /lturaa m+n m+nim imaa de de las las arras arras sore sore el nive nivell del suelo suelo
/ltur /lturaa m+n m+nim imaa de las las partes partes ener ener,i ,i0ad 0adas as de de los los equi equipos pos
/ltu /ltura ra m+n m+niima para para la lle,a le,ada da de de l+l+neas neas
..). ..). Distan Distancia cia 6íni6 6íni6aa entre entre Base Basess ara ara barras barras rígi rígidas das Tabla .( #lase de aisla6iento
Distancia entre centros de Base
24 () o menor.
1D6! P d fasetierra
desde 34D' asta 11' ()
1D6 P d fasetierra
23% ()
1D' P d fasetierra
4%% ()
1D- P d fasetierra
Página (: de )-(
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..(.
Distancia 6íni6a entre Bases ara barras tendidas Tabla . #lase de aisla6iento %
Distancia entre centros de Base.
asta 23% ()
1D- a 2D% d fasetierra
4%% ()
2D% a 2D2' d fasetierra
... Alturas Alturas 6íni6 6íni6as as de las las barra barrass sobre sobre el ni?el del suelo. suelo.
../.
= 'D% + %D%12' × () > m ?.
Ec.3.11
Altura de las artes energiKadas de los e@uios.
= 2D2' + %D%1%' × () > m ?.
Ec. 3.12
..0. ..0. Altur Alturaa 6íni6 6íni6aa ara ara la la llega llegada da de las las lín líneas. eas.
./.
= 'D% + %D%%6 × () > m ?.
Ec. 3.13
DISTA$#IAS DE SE,"RIDAD 5on definidas por el papel de traajo Ao. 23 de la FECD como las distancias necesarias para mantener las partes vivas fuera del alcance del personal que opera o reali0a laores de mantenimiento en la suestacin. Esta compuesto por las si,uientes distanciasB distanciasB
"istanci "istanciaa de fase fase a tierra tierra m+n m+nim imaa asada asada en la la dimen dimensi sinn f+si f+sica ca de referenc referencia ia de de un operador.
"ista "istanc ncia ia ori0o ori0onta ntall para circu circula laci cin n de persona personal. l.
"ista "istanc ncia ia de de se,uri se,uridad dad verti vertica call para para circu circula laci cin n de de ve+c ve+cul ulos os
"ista "istanci nciaa de se,ur se,urid idad ad ori0o ori0onta ntall para para circul circulac aci inn de ve+ ve+cu culos los.. Página (7 de )-(
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./.). ./.). Distan Distancia cia de Base a tierra tierra 6íni6a 6íni6a basada basada en la di6ens di6ensi9n i9n Bísic Bísicaa de reBer reBeren encia cia de un oerador. Esta distancia consiste en la distancia de fase a tierra mas la talla patrn de un operador la cual esB
7ái 7áim ma altu altura ra de un om omre re M 1D !' m
7ái 7áima ma lon, lon,it itud ud de de los los ra0 ra0os os ai aiert ertos os M 1D!' 1D!' m
7ái 7áima ma altur alturaa de un omre omre con los los ra0o ra0oss en en alto alto M 2D2' 2D2' m
./.(. ./.(. Distan Distancia cia de segurid seguridad ad ?ertica ?erticall ara circ circula ulaci9 ci9n n de ersonal ersonal
= 2D2' + d fase − tierra
Ec. 3.14
/dicionalmente se dee cumplir queB os partes partes ajo ajo tensin tensin no deen deen tener tener una altura altura inferi inferior or a 3 m. m. Ain, Ain,n n equip equipoo dee dee estar estar colo coloca cado do a un unaa altu altura ra infer inferio iorr de 2D2' m en caso caso contrario deerá usarse arrera de proteccin.
./.. ./.. Distan Distancia cia LoriK LoriKont ontal al ara ara circ circul ulaci aci9n 9n de erson ersonal al Cuando las partes vivas estén por deajo de las alturas m+nimas especificadas por la seccin anterior se deerá usar arreras de proteccin las cuales en nin,n caso estarán a menos de la distancia de fase a tierra más %D% m.
././. Distancia Distancia de segurid seguridad ad ?ertica ?erticall ara ara circul circulaci9n aci9n de ?eLícul ?eLículos os Estará en funcin de la altura de los ve+culos que circularan por la instalacin mas las distancia de se,uridad vertical de circulacin de personal.
./.0. Distancia Distancia de segurid seguridad ad LoriKo LoriKontal ntal ara circul circulaci9n aci9n de ?eLícul ?eLículos os Página (+ de )-(
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5e consideran %D! m ma&or que las distancias verticales.
.0.
DISTA$#IAS DE 'A$TE$I'IE$TO 5on aquellas que a& que considerar para que el operario pueda reali0ar un mantenimiento de los equipos ajo las condiciones de se,uridad adecuada. 5e deen estalecer para ello 0onas de traajo alrededor de los equipos las cuales definirán la distancia necesaria para la laor de mantenimiento.
Página - de )-(
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Capitulo IV DIAGRAMA UNIILAR !.
DIAGRAMA UNIILAR Es una representacin esquemática de la confi,uracin de la suestacin donde se representan la posicin relativa de los diferentes equipos entre siD las proteccionesD & las mediciones. #i,ura 4.1. 9ara interpretar a los dia,ramas unifilares se dee considerar el pa+s de ori,en del planoD &a que cada equipo dependiendo del pa+s tiene su simolo,+aD simolo,+aD aunque por lo ,eneral se acostumra colocar una le&enda de identificacin. Ao ostanteD la simolo,+a simolo,+a mas mas usada es la correspondiente a las Aormas Aormas /A5F. /A5F. Cuando el plano contiene muca informacin se acostumra a elaorar unifilares se,n las funciones que se quieren reflejar en élD de esta manera se tiene unifilar de proteccionesD unifilar unifilar de medici medicionesD onesD unifila unifilarr de operaciones. En )ene0uela aparte de utili0ar la simolo,+a /A5FD se a normali0ado que los planos deen identificar identificar a los equipos en funcin de la Aomenclatura de 95F5 a fin identificar la funcin que tendrá el equipo dentro de la instalacin. / continuacin se muestra la simolo,+a t+pica utili0ada en un dia,rama unifilar.
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1igura /.)
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Capitulo V DIMENSIONAMIENTO DE BARRAS ".
SELECCION DE BARRAS
0.).
Pará6etros de selecci9n El dise;o de las arra principales principales en suestaciones involucra involucra mucos factoresD entre los que se inclu&enB
0.). 0.).). ). "bic "bicac aci9 i9n n de las las bar barra ras. s. a uicacin de las arras en la suestacin & su proimidad a otros equipos jue,a un papel fundamental en el tama;o de una 5IE. os conductores fleiles usados en la construccin de las arras principales en ciertas ocasiones se mueven por causa de cortocircuitos o elon,an deido a condiciones de temperatura por lo que deen dimensi dimensionar onarse se convenien convenientem temente ente para prevenir prevenir el contacto contacto con otros equipos equipos o infrin,ir las distancias m+nimas de se,uridad. El mante manteni nimi mien ento to de equ equipo iposs e i0am i0amie iento nto de los mism mismos os tami tamién én de deen en ser considerados en la uicacin de las arras & las estructuras de d e apo&o.
0.).(. 0.).(. EMa EMans nsi9 i9n n Butur Buturaa de la la sube subesta staci ci9n. 9n. as arras principales normalmente requieren que las estructuras de apo&o sean lo suficientemente roustas puesto que ellas pueden limitar la epansin futura si no Página de )-(
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son adecuadamente dimensionadas.
0.).. 0.).. Sele Selecci cci9n 9n del del condu conduct ctor or.. El conductor seleccionado seleccionado dee estar asado en la ampacidadD propiedades f+sicas f+sicas & costo del mismo. os conductores deen seleccionarse tal que ellos ten,an la capacidad de resistir incrementos de car,as transitorias & fallas del sistema sin sufrir da;o por ecesos de temperatura.
0.). 0.)./. /. #a #arg rgaa de del ?i ?iento ento.. a car, car,aa del del vien viento to pued puedee aume aument ntar ar la flec fleca a del del con condu duct ctor or & la tens tensi inn aprecialemente. a práctica usual es considerar al Cdi,o Aacional de 5e,uridad Eléc Eléctr tric icaa como como un m+nimo. as as cond condiicion ciones es loca localles se dee deenn toma tomarr en consideracinD dado que ellas pueden oli,ar el uso de criterios de car,a más severo.
0.).0. 0.).0. #a #aa aci cida dad d del del aisl aislad ador or.. os aisladores deen ser seleccionados asado en las condiciones de car,a máimas esperadas. a car,a máima no dee eceder el 4% por ciento de la capacidad del aislador.
0.). 0.).2. 2. &ongi ongitu tud d del del ?an ?ano. o. a lon,itud del vano influ&e en la fleca del conductor. Cuando la lon,itud del vano aumentaD la fleca aumenta si se mantiene la misma tensin. 9ara limitar la flecaD las tensiones pueden aumentarse.
0.).:. 0.).:. &a Blec BlecLa La tens tensi9 i9n n 6ecá 6ecáni nica ca.. as as arra arrass prin princi cipa palles son colo coloca cadas das usua usualm lmen ente te sore sore otros otros equi equipos pos de la suestacin. a rotura del conductor podr+a producir da;os o parali0acin de otros equipos. 9ara prevenir la rotura & minimi0ar el tama;o de la estructura de apo&oD Página / de )-(
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los conductores deen instalarse a un L de la tensin mecánica de ruptura que ,arantice su correcta operacin por el tiempo que dure la vida til de la 5IE. a fleca fleca puede aumentar deido a la desviacin desviacin de las estructuras de apo&o.
0.).7. 0.).7. %ariac riacio ione ness de te6e te6era ratu tura ra.. as variaciones de temperatura causan camios en las lon,itudes del conductor. Cuando Cuando la temperatura temperatura del conductor aumentaD aumentaD la fleca fleca aumenta aumenta & la tensin tensin disminu&e.
0.). 0.).+. +. Deri Deri?a ?aci ci9n 9n de carg cargas as.. as derivaciones de arras que dean conectarse a otras arras o equipos deerán tener tener tensio tensiones nes limi limita tadas das para prever prever da; da;os os a equ equipo ipos. s. as deriv derivac acion iones es son usualmente instalados con conductores fleiles. na ve0 seleccionado el material & el calire del o los conductores que serán utili0ados como arra de la suestacin se dee verificar si los mismos satisfacen las condiciones condiciones de dise;o tanto eléctrico como mecánico.
0.(.
#O$DI#IO$ES DE DE DI DISE!O E&E#TRI#O. )alido tanto para arras tendidas como arras soportadas. soporta das.
Capacidad de corr corriiente
Cortocircuito
0.(. 0.(.). ). #a #aa aci cida dad d de cor corri rien ente te Eist Eisten en cuatro cuatro >4? model modelos os matem matemáti áticos cos para la verif verific icac acin in de la capaci capacidad dad térmica en ré,imen permanente de los conductores desnudosD en este traajo solo se presentan tres >3?. =odos se asan en el principio de que la temperatura de un conductor se mantiene constante siempre & cuando se cumpla queD la potencia asorida o ,enerada por el conductor sea i,ual a la potencia disipada por él al Página 0 de )-(
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medio que lo rodea. Estos modelos son los si,uientesB 8estin,ouse Referencia J =ransmission and "istriution Reference Fnclu&e el efecto de insolacin solar?. Referencia J =ransmission and "istriution Reference
0.(. 0.(.). ).). ).
'odel odeloo Nesti stingLo ngLous usee 9artiendo de la ecuacin ,eneral de alance térmico para este modelo la cual esB 9,
= ( 8r + 8c) × /
Ec. '.1
/ continuacin se descrien cada uno de los términos de la ecuacin ,eneral anterior.
0.(.).).). 0.(.).).). #alor #alor o Potencia Potencia generad generadoo or eBecto 4oule. 4oule. Es el calor ,enerado por el propio conductor deido al efecto :oule su valor se otiene mediante la si,uiente ecuacinB 9,
= F2 × R ac>=c ?
Ec. '.2
"ondeB 9, N8I N8Ipul pul,O ,O
M 9otenc 9otencia ia ,en ,enerad eradaa por el el cond conduct uctor or deid deidoo al efecto efecto :oul :oulee
F N/O
M Corriente en el conductor
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Rac>=c? Rac>=c? N ΩIpul, O M Resistencia Resistencia del conductor a la temperatura =c. =c.
0.(.).). 0.(.).).(. (. Potenc Potencia ia Disiad Disiadaa or radiac radiaci9n i9n Nr Nr Es la emisin de calor de un cuerpo al medio amiente que lo rodea de manera natu natura ralD lD sien siendo do el nic nicoo elem elemen ento to faci facillitad itador or entr entree amo amoss la dife difere renc ncia ia de temperatura eistente entre ellos. a temperatura de un conductor puede verse incrementada desproporcionadamente & causar ,raves da;os al mismoD si el calor ,enerado por efecto joule rompe el equilirio térmico entre ellos & ecede la capacidad de radiacinD dado que la ener,+a calrica queda acumulada dentro en la masa del conductor pueda incrementarse esta causando la fusin del mismo o el recocido en las morda0as de fijacin. El valor de este calor disipado se calcula mediante la si,uiente ecuacinB 8r = 36D- × 1% −12 × e × ( =c
+ 2!3) 4 − ( =a − 2!3) 4
Ec. '.3.
"ondeD 8r NGIpul,2O
M 9oten 9otenci ciaa disi disipa pada da por por el con condu duct ctor or por radi radiac aci inn
E
M Emisividad de la superficie del conductor
=c N QC O
M =emperat ratura de opera peraccin del conductor
=a N QC O
M =emperatura amiente.
0.(.).). 0.(.).).. . Potenc Potencia ia Disia Disiada da or con?e con?ecci cci9n 9n Nc En este caso el calor es etra+do del conductor por medio de la accin de las moléculas del aire fr+o que circula en el medio amienteD las cuales arrastran a las moléculas más cercanas a la superficie del conductor que se encuentran en un desorden molecular deido a que la temperatura en esta re,in es ma&or. ma&or. Este calor disipado se calcula mediante la si,uiente ecuacinB
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8c
=
%D%12- × 9 ×
( =m )
v d
% D123
× ∆=
Ec. '.4.
8c N 8Ipul,2 O M 9otencia 9otencia disipa disipada da en el conductor conductor por convecci conveccin n d N pul, O
M diámetro del conductor
v N pie pieIIs O
M vel veloc ocid idad ad del del vien viento to > )a )alor lor pro prome medi dioo 2D2 2D2 (mI (mI ?
∆= N QC O
M )ariacin de =emperatura
( =a + =c) + 2!3 2
=m =
=m N Q O
Ec. '.'
M =emperat ratura media del conductor ctor
1
9 =
Ec. '.6
1%
1-336
N mO
M /ltura del conductor so sore el nivel del mar
9 N atm O
M 9resin atmosférica
/
= π×d×
1
> 1 epresado en pul,adas & en pul, ?
Ec. '.!.
/ N pul, p ul,2Ipul, O M Srea superficia superficiall del conductor por unidad de lon,itud. lon,itud.
0.(.).)./. 0.(.).)./. #orriente #orriente 6áMi6a 6áMi6a a trans6itir trans6itir.. a corriente máima que puede transmitir un conductor viene epresada por la ecuacinB F
=
8c + 8r Rac=C
×/
Ec. '.-.
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Como resultado importante del análisi análisiss de estas ecuaciones se puede concluir que la capacidad de corriente de un conductor desnudo depende nica & eclusivamente de su área superficial & su propia resistencia.
0.(.).).0. 0.(.).).0. Resistencia Resistencia a la te6eratur te6eraturaa del del conductor conductor 9ara determinar el valor de la resistencia del conductor a cualquier temperatura =c conocida una temperatura de referencia tD se utili0a la si,uiente si,uiente ecuacin. Rac=C
= Rac2% × [1 + α × ( =c − t ) ]
Ec. '..
Rac>t? N ΩI pul, pul, O M Resi Resiste stenci nciaa alt altern ernaa del del cond conduct uctor or a t QC T M %D%%33 para el core & %D%%4%3 para el /luminio a emisividad tiene los si,uientes )alores )alores
Tabla Tabla 0.). 0. ). E6isi?idad 'aterial
#ond. nue?o #ond. ?ieCo
#ADA1E interiores
#ADA1E eMteriores
Core
%D4%
%D!%
%D4
% D6
/luminio & aleaciones
%D3-
%D%
%D3'
% D'
/C5R
%D4'
%D%
0.(. 0.(.). ).(. (.
Nestin stingL gLou ouse se 6odi 6odiBi Bica cado do Este modelo contiene los mismos términos que la ecuacin anterior pero toma en cuen cuenta ta el efec efecto to del del cale calent ntam amie ient ntoo del del cond conduct uctor or dei deido do al solD solD es deci decir r encont encontram ramos os aqu aqu++ el termi termino no de insol insolac aci inn solar solar que vien vienee ep epres resado ado por la si,uiente ecuacinB 8F
= a × s × 6D4'16 × 1% −3
Ec. '.1%.
s N m8 I cm2 O M Fntensid Fntensidad ad de radiac radiacin in solar solar >Aormal >Aormali0a i0ado do C/"/#E C/"/#E 11% 11% ? Página + de )-(
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a
M Coeficiente de asorcin solar
8i N 8Ipul,2 O M 9otenci 9otenciaa asor asorid idaa por inso insola laci cin n Con este nuevo termino la ecuacin queda de la si,uiente maneraB 9,
8i = 8r + 8c − × / 2
Ec. '.11.
a corriente que puede transportar el conductor es
8i 2 × /
8c + 8r − F=
0.(. 0.(.). ).. .
Ec. '.12.
Rac=C
'ode 'odelo lo del del AKi6u Ki6utt Sol Solar ar.. > Recomendado por C/"/#E en sus Aormas ? Este modelo contempla el án,ulo con que incide el viento sore el conductor en el cálculo de la potencia disipada por conveccin e insolacin.
0.(.).. 0.(.)..). ). Potenc Potencia ia disia disiada da or con?ecc con?ecci9n i9n 8c = π × λ f × ( =c − =a ) × /s × C × ( Re)
9
=c + =a λ f = 2D42 × 1%− 2 + × ! × 1%− ' 2
Ec. '.13. Ec. '.14.
n
ψ × π /s = / + < × 5en 1-% )f = 1D32 × 1% −'
Re
= v×d×
Ec. '.1'
=c + =a
+
2
× .D6 × 1% −
1% −3
Ec. '.16.
Ec. '.1!.
)f
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= r =
d1 d
Ec. '.1-.
dondeU 8c N 8Im 8Im O
M 9oten 9otenci ciaa dis disip ipad adaa por por conve convecci ccin n por unid unidad ad de lon, lon,it itud ud
N 8 I m P QC O λf N )f N N m2 I s O
M Conductiv Conductivida idadd térmica térmica del del aire aire en en la superfic superficie ie del del conductor conductor
M )iscos scosid idad ad cine cinem mátic áticaa de la pel pel+cul cula del del aire aire que circ circun unda da el conductor
v N mIs O
M velocidad del viento
d NmmO M
"iámetro "iámetro eterno del conductor
d1 N mm mm O
M "i "iámetro etro de los los i ilos que que form formaan el el cond conduc ucto tor r
Re
M Amero de Re&nolds
N Q5e Q5e O ψ N
M /n,ulo ,ulo de incid nciden enci ciaa del del aire aire sor soree el el cond conduc ucto tor r
/D
M Constantes asociadas al án,ulo ψ
r
M Ru,osidad de la superficie del conductor
CD p
M Constantes asociadas a r & Re
os valores de /D < & n son los indicados en la tala '.2.
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Tabla 0.( A
n
ψ ≤ 24 % ≤ ψ ≤
%D42
%D6-
1D%-
24 $ ψ ≤ ψ ≤ %
%D42
%D'-
%D%
Angulo
os valores del Amero de Re&nolds Re&nolds son los mostrados en la tala '.3.
Tabla 0. SuerBicie
Re 1%% ≤ Re ≤ '.%%%
isa Circular cil+ndrica
'.%%% $ Re ≤ '%.%%%
=ren0ado & comp. / favor del )iento =ren0ado & comp. en contra del )iento =ren0ado a favor del )iento
r %
1%% ≤ Re ≤ 3.%%% 3.%%% $ Re ≤ '%.%%%
$ %D1
1%% ≤ Re ≤ 3.%%%
#
%D''%
%D4-'
%D13%
%D6'%
%D'!%
%D4-'
%D%4
%D!1%
%D'!%
%D'%%
3.%%% $ Re ≤ '%.%%%
$ %D1
%D%42
%D-2'
1%% ≤ Re ≤ 3.%%%
* %D1
%D'!%
%D4-'
%D%'1
%D!
3.%%% $ Re ≤ '%.%%%
0.(.).. 0.(.)..(. (. Potenc Potencia ia disia disiada da or radiac radiaci9n i9n
[
8r = e × ( =c + 2!3)
8r N 8 I m O
4
− ( =a + 2!3) 4 ] × π × d × σ × 1% −3
Ec. '.1.
M 9otenci 9otenciaa disi disipad padaa por radiac radiacin in por unid unidad ad de lon,i lon,itud tud
5tefanVs 5u valor es 'D6! 1% - ? σ N 8Im2 P Q O M Constante de 5tefanVs
0.(.).. 0.(.)... . Potenc Potencia ia absorbi absorbida da or insol insolaci aci9n 9n 8i
= Rs × a × sen ( φ) × f × / × 12D! × 1% −3
Página /( de )-(
Ec. '.2%.
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π Hc × π φ = arccoscos × cos ( Ws − Wc) × 1-% 1-%
Ec. '.21.
8i N 8Im 8Im O
M 9oten 9otenci ciaa as asor ori ida da por ins insol olac aci inn po porr unid unidad ad de de lon, lon,it itud ud
Rs N 8Im2 O
M Radiacin solar directa
Q5e O φ N Q5e
M /n,ul n,uloo de de inc incli lina naci cin n del del sol sol con respe respecto cto al eje eje del del cond conduct uctor or
Hc N Q5e Q5e O
M /n,ul n,uloo de de la la altu altura ra del del sol sol sore sore el ori0 ori0ont onte. e.
Ws N Q5e O
M /0imut del sol
Wc N Q5e O
M /0imut del conductor
f
M #a # actor multiplicador de correccin de d eido a la al altura del conductor
a
M Coeficiente de asorcin asorc in solar.
/ N pul, p ul,2Ipul, O M Srea superficial superficial del conductor /0imut es el án,ulo de un plano vertical fijo con otro que pasa por un punto de la esfera celeste.
0.(.).. 0.(.)../. /. #aaci #aacidad dad de corri corrient entee del conduct conductor or F=
8c + 8r − 8i
Ec. '.22.
Rac =C
Rac dee estar epresada en miosIm os valores de Rs son los indicados en la tala '.4.
Página / de )-(
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Tabla Tabla 0./. 0. /. Tio de At69sBera
Hc
Rs
Clara
%Q ≤ Hc ≤ %Q
2%%D36 X 21D' P n Hc
Hc $ 'Q
%
'Q ≤ Hc ≤ 3%Q
61D%6 X 1!D44 P Hc
3%Q $ Hc $ !%Q
462D4 P e%D%1 P Hc
!%Q ≤ Hc
6!1D2 X 1D P Hc
Fndustrial
El valor de f en funcin de la altura sore el nivel del mar se puede otener de la tala '.'.
Tabla Tabla 0.0. 0. 0.
0.(.) 0.(.)./. ./.
L
B
% ≤ ≤ 1.'24
1D%%
1.'24 $ ≤ 3.%4-
1D1'
3.%4- $ ≤ 4.'!2
1D2'
4.'!2 $
1D3
#rit #riter erio ioss ara ara la sele selecc cci9 i9n n deBi deBini niti ti?a. ?a. os criterios a se,uir indistintam indistintamente ente del modelo que se tome to me deen ser >asados en las Aormas de C/"/#E? los si,uientesB En eteriores.
=emper mperat atur uraa ami amieente nte mái máim ma 4% 4% °C
En instalaciones interiores.
=emper mperat atur uraa ami amieente nte mái máim ma 4% 4% °CD '% °CD 6% °C
/umento de temperatura máima de dise;oB Página // de )-(
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En con condi dicciones nes nor norm males 3% 3% °C & 3' QC en el punto mas caliente.
En cond condiicion ciones es de emer emer,,enci enciaa !% !% °C
0.(. 0.(.(. (. #o #ort rtoc ociircuito uito.. a seccin de las arras se calculan por cortocircuito a fin de verificar que el aumento sito de temperatura del conductorD no eceda la temperatura de fusin del mismo. 5i ien ien estos estos valor valores es se pue pueden den encont encontrar rar mu& mu& rápid rápidam amen ente te en tala talass result resultaa conveniente verificar las mismas matemáticamenteD para ello pueden considerarse las si,uiente ecuacionesB 2 F × t = %D%2.! × l, =2 + 234 para el core. + = 234 5 1
Ec. '.23.
2 F × t = %D%12' × l, =2 + 22- para el aluminio. 5 =1 + 22-
Ec. '.24.
"onde F N/O
M Corriente de cortocircuito.
5 NC7O NC7O
M 5ecc 5ecci inn del del con conduct ductor or en circu circula larr mil mil..
t Ns O
M tiempo de durac racin del cort cortoc ociircu rcuito.
=2 U =1
M =emperatura =emperatura en QC.
/
= FI
(o + =m (o + =a tc × αt × ρt × 1% −4 n
Ec. '.2'.
=C/9 Página /0 de )-(
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"ondeD / N mm2 O
M 5eccin transversal del conductor
F N (/ O
M Corriente de cortocircuito
=m N °C O
M 7á 7áima tem tempera peratu tura ra perm ermisile en el el cond conduc ucto tor r
=a N °C O
M =emperatura amiente
αo N °C O
M Co Coeefic ficiente nte de res resisti stividad térm térmiica del del cond conduc ucto torr a % °C
αt N °C O
M Co Coeefic ficiente nte de res resisti stividad térm térmiica del del cond conduc ucto torr a t °C
Resistivi ividad dad del conductor conductor a t °C ρt N ΩPm2Icm O M Resist ( o N °C1 O
M 1 I αo
tc N s O
M =iempo de duracin de la corriente de cortocircuito > 9or lo ,eneral se toma '%% ms ?
=C/9 N :ouleIcm3 P °C O M Constante Constante térmica térmica del del materi material al 9or lo ,eneral se selecciona la temperatura del conductor de manera que no se produ0can recocido en el área ár ea que qu e une al conductor con la morda0a o conector de fija fijaci cin. n. Ao ostante ostante eisten eisten autores que recomien recomiendan dan considerar considerar 3%% °C para conductores desnudos.
0..
#O$DI#IO$ES DE DISE!O 'E#A$I#O En una suestacin pueden eistir dos tipos de arras conductoras a saer tendidas >fleiles? & soportadas >r+,idas? por lo que es necesario estalecer para cada una las condiciones que ri,en su dise;o. El tipo de arra conductora dependerá del uso que la misma tendrá en la suestacinD en este sentido encontramos que para vanos Página /2 de )-(
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& alturas ,randesD interconein entre equipos & ajantes es til el uso de arras tendid tendidasD asD mien mientra trass que en vanos vanos cortos cortos & altura alturass peq peque; ue;as as el uso de arras arras soportadas son las mas convenientes. convenientes. En este sentido los requerimientos de cada una reviste una importancia mu& ,rande puesto que de ello depende depende la se,uridad & el uen funciona funcionamie miento nto de la instalacin. instalacin.
0..).
#ondiciones de di diseño 6ec 6ecánico ar ara a arras Te Tendidas FBl FBleMiblesG en co condiciones estáticas. 9ara las arras tendidas se deen acer los cálculos para verificar el cumplimiento de los si,uientes si,uientes parámetrosB
0..).).
#leca máima
Esfu Esfuer er0o 0o a la rotura rotura en en con condi dici cion ones es estát estátic icas as
Esfuer Esfuer0os 0os ele electro ctroma ma,né ,néti ticos cos dei deido do a la la corri corrient entee de cortoc cortocirc ircui uito. to.
1lecLa 6á 6áMi6a a fleca del conductor en suestaciones se limita a ciertos valores a fin de impedir que las elon,aciones producto de los camios amientales de temperatura puedan causar que las distancias m+nimas de dise;o sean ecedidas. as Aormas de C/"/#E ei,en que se cumplan los si,uientes criterios para las flecasB 2 L del vano
para ≤ 2% m
3 L del vano
para 2% m $ ≤ -% m
' L del vano
para -% m ≤
0..) 0..).). .).). ). EBec EBecto to de las las caden cadenas as de aisl aislad ador ores es de suse susens nsi9 i9n n sobr sobree la 1lec 1lecLa La de los los Página /: de )-(
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conductores /unque en la practica vene0olana no se estila colocar cadenas de suspensin terminales para conductores tendidosD en este caso se usan cadenas de amarre para este arre,lo es conveniente conocer cual es el efecto que tiene este arre,lo sore la fleca de los conductores. as ecuaciones que nos permiten otener la variacin de la fleca en este arre,lo son las si,uientesB
= Bcadenas + Bconductor
Btotal
Tc
#) =
#( =
Ec. '.26
Pcadena Tc
Ec. '.2!.
Pconductor & ∗ − l A #( ( #)
d #
=
L #
= #)∗ cosL d # − ) #)
l A# = l A + #) ∗ senL
d A# = #) ∗ senL
L A#
Ec. '.2-.
Ec. '.2.
d #
Ec. '.3%.
#)
− ) l A#
Ec. '.31.
#)
= #)∗ cosL d A# − ) #)
Bcadena
Ec. '.32.
= L A# − L #
Ec. '.33.
"ondeB
#) 6
M Constante de la Catenaria de la cadena de aisladores.
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#( 6
M Constante de la catenaria del conductor.
dA# 6
M "istancia ori0ontal del punto de fijacin de la cadena asta el centro de la catenaria del mismo.
d# 6
M "istancia ori0ontal del punto de fijacin del conductor a la cadena al centro de la catenaria de la misma.
dD 6
M "istancia ori0ontal del punto de fijacin del conductor a la cadena al centro de la catenaria del conductor.
lA 6
M on,itud de la cadena.
lA# 6
M on,itud del arco desde el punto de fijacin de la cadena asta en centro de la catenaria de la misma.
LA# 6
M #leca del punto de fijacin de la cadena asta el centro de la catenaria de la misma.
LA# 6
M #leca del punto de fijacin del conductor a la cadena asta el centro de la catenaria de dica cadena.
B cadena cadena 6
M fleca de la cadena de aisladores.
B conductor conductor 6
M fleca del conductor.
Tc $
M =ensin ori0ontal del conductor.
Pcadena $Q6
M 9eso de la cadena de aisladores. aisladores.
Pconductor $Q6 M 9eso del conductor. & 6
M on,itud del vano
a fleca del del conductor se tomará en ase a un vano i,ual a 2 /<
0..) 0..).(. .(.
EsBu EsBuer erKo Ko a la rot rotur uraa en con condi dici cione oness estát estátic icas as Página /+ de )-(
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as arras tendidas son sometidas constantemente a esfuer0os mecánicos producto de los camios de temperatura del medio amiente. /s+ el conductor tendrá su máima elon,acin o fleca máima cuando la temperatura sea máima & la fleca será m+nima cuando la temperatura sea m+nima. 9aralelo a estas variaciones de fleca se produce una tensin en el conductor que puedeD si lle,a a ser ma&or al esfuer0o que este puede soportarD lo,rar la rotura del mismo. En consecuencia se dee verificar que este esfuer0o pueda ser tolerado por el conductor seleccionado sin sufrir da;o al,uno. 9ara la verificacin de este esfuer0o se puede utili0ar con muca aproimacin la ecuacin del camio de estadoD cu&a formula matemática viene epresada de la si,uiente maneraB .
TB
d ( M Pi ( M A M E ( d ( M PB ( M A M E + + A M E M S( RB − Ri) − TiTB − =( (/ (/ Ti
Ec.
'.34. "ondeB / M 5ec 5ecci cin n del del con conduc ductor tor en mmY d
M )ano ori0on 0ontal
α
M Coeficiente de dilatacin l+neal del conductor en ZC1
E
M 7dul 7duloo de ela elasti stici cidad dad del con conduct ductor or en (,Imm (,ImmYY
Esta ecuacin no contempla el peso de las cadenasD sin emar,oD nos permite evaluar el orden de la fuer0a producida.
0..).. 0..)..
#riter #riterios ios ara ara selec selecci9 ci9n n aroba arobaci9 ci9n n de las las barr barras as tendidas tendidas.. En el cálculo de las tensiones & flecas en condiciones estáticas se deerá tomar en cuenta lo si,uienteB si,uienteB
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a fleca máima no deerá eceder los valores indicados en el punto 4.3.1.1 para la máima temperatura de la 0ona. a máima tensin a la cual puede lle,ar el conductor será el -% L de la tensin de dise;o del prticoD con un viento de 12% (mI & a la temperatura m+nima de la 0ona o en su defecto al '% L de la car,a de rotura del conductor.
0..)./. 0..)./.
#riter #riterio io ara ara el cálcul cálculoo de las las tensi tensiones ones BlecL BlecLas as de de tensado tensado.. Estas se calcularán considerando las si,uientes iptesisB
Hi9tesis A =emperatura m+nima.D viento máimo 12% (mID '% L tensin de ruptura máima & modulo de elasticidad final.
Hi9tesis =emperatura media se,n la uicacin ,eo,ráfica de la suestacinD sin vientoD tensin inicial calculada mediante la ecuacin indicada en los párrafos si,uientes & la cual no dee eceder el 3% L de la car,a de ruptura ruptur a del conductor.
Hi9tesis # =emperatura m+nima se,n la uicacin ,eo,ráfica de la suestacinD sin vientoD tensin máima final i,ual al 2' L de la car,a de ruptura. 5e deerá tener en consideracin todas las car,as verticales aplicadas aplicadas a la arra. as condiciones ajo las cuales se determina el máimo esfuer0o en condiciones estáticas son las si,uientesB
#ondiciones iniciales ara la BlecLa 6áMi6a
)iento % (mI
=emper mperat atur uraa máim ima se, se,nn la u uiicaci cacin n ,eo,r ,eo,ráf áfiica o en su defe defect ctoo un unaa Página 0) de )-(
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temperatura de dise;o de !% °C.
Tensi9n 6íni6a. a tensin m+nima se otendrá de la ecuacin de la fleca la cual viene dada por la si,uiente epresinB 16áMi6a
=
Vi ∗ &(
Ec. '.3'.
7 U T6íni6a
Gi N (,I (,Im mO
M 9eso 9eso com compues puesto to del del cond conduc ucto tor r
Gi
M G X 9ajantes
G
M 9eso del conductor
9ajantes 9ajantes N (,Im O M 9eso de los ajantes ajantes por unidad de lon,itud lon,itud del vano 9ajantes ≈ %D' X %D%1 P d d N mm O
Ec. '.36.
M diámetro del ajante.
=m+nima =m+nima N (, O M =ensi =ensin n m+nim m+nimaa del del conductor
#ondiciones Binales
)iento ento máimo de 12% 12% (m (mI
=emper mperat atur uraa m+ m+nim nima de la la 0on 0onaa en en °C.
/l evaluar la ecuacin de estado una ve0 aplicados los criterios anteriores se dee cumplir que la tensin máima otenida no dee eceder el '% L de la car,a de rotura del conductor.
0..).0. 0..).0.
EsBuer EsBuerKo Koss elect electro ro6ag 6agnéti néticos cos debid debidoo a la corrie corriente nte de corto cortocir circu cuito ito.. "urant "urantee un cortocir cortocircui cuito to se producen producen esfuer esfuer0os 0os no perma permanen nentes tes que pued pueden en Página 0( de )-(
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ocasionar dependiendo de su s u ma,nitudD que una falla falla momentánea momentánea se transforme en una falla permanente. Esto se puede producir por la rotura de los aisladores que soportan el conductor D por rotura de las morda0as de fijacinD por colapso de la estr estruct uctura ura que soport soportaa los los condu conducto ctore ress e incl inclus usiive por la rotura rotura misma isma del del conduct con ductor or.. Ra0n Ra0n sufic suficie iente nte para para determ determin inar ar el esfuer esfuer0o 0o que dic dicaa corrie corriente nte produce a fin de dimensionar dimensionar correctamente los equipos mencionados mencionados anteriormente. a pulicacin pulicacin -6' de la FEC proporciona prop orciona las ases de dise;o para la determinacin de estas fuer0as dinámicas dinámicas para vanos de asta 2% m. as ecuaciones son las si,uientesB
0..).0.). 0..).0.). 1uerKa 1uerKa de tensi9n tensi9n durante el cortocirc cortocircuito uito 1t = 1est F ) + ϕ × W G
Ec. '.3!.
ϕ = . ×
Ec. '.3-.
X 1o
( 1X o − ) )+ g n × 6X
= -Y)0 ×
( Icc.φ
( 6X× ) Z= . 1est
Ec. '.3.
a (
×
/-) )- × S × &
+
)-EA
"ondeB #t M #uer0a de tensin sore el conductor en AeGton #est M =ensin estática del conductor. ζD ϕD ψ
M #actores para la fuer0a de tensin en conductores fleil fleiles. es. Página 0 de )-(
Ec. '.4%.
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,n M /celeracin /celeracin de ,ravedad epresado en
m s2
mV M masa masa del con conduct ductor or en (,. #oV M #uer0a en la fase mas mas eterna del arraje principal principal producida por la corriente de cortocircuito en AIm Fcc3φ M Corriente de cortocircuito co rtocircuito trifásica epresada en (/. a
M "ista "istanci nciaa entre entre centro centro de l+n l+nea ea entr entree conduct conductores ores epre epresad sadaa en m. m.
M )ano del del cond conduc ucto torr en en m. m.
5
M Const Constante ante de resort resortee de dos soport soportes es de condu conductor ctores es epres epresado ado en en AImm AImm..
E
M 7od 7odul uloo de [oun, un, ep epre resa sado do en en AIm AImm m2.
/ M 5ecc 5ecci inn del del con conduc ductor tor ep epre resa sada da en en mm mm2. 5i no es conocida 5 se puede usar con co n muca aproimacin aproimacin el valor valor de 1%% AImm.
0..).0. 0..).0.(. (. Ecuaci Ecuaci9n 9n ara ara obten obtener er . a ecuacin del cual se puede otener el valor de ψ conocidos conocidos ζ & ϕ es la si,uienteB
(
× ) × ( ×
Ec. '.41.
)
0..).0.. 0..).0.. EsBuerKo EsBuerKo desués desués del cortocirc cortocircuito uito Este esfuer0o se considera solo si se cumple la la si,uiente si,uiente ecuacinB X 1o g[n × 6X
Ec. '.42
> -Y2
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En este caso la ecuacin a aplicar será la si,uienteB 1 B = 1 est × ) +
1 B = 1 est ×
/ × 1 Xo
g n × 6X
)+ 7×Z
×Z
1 Xo g n × 6X
5iempre que
5iempre que
1 Xo g n × 6X
< ( Ec. '.43
≥(
Ec. '.44
"onde #est es la tensin estática del conductor a t QC.
0..).0./. 0..).0./. #riterio #riterioss de selecci9n selecci9n de los conductore conductoress LerraCes LerraCes aisladore aisladores. s. El con conduct ductor or utili utili0a 0ado do en el cálcu cálculo lo podrá podrá selec selecci ciona onarse rse siem siempre pre & cuando cuando el esfuer0o producido por la corriente de cortocircuito dividido entre la seccin sea menor al esfuer0o de rotura del material material de que esta compuesto el conductor. os errajes deerán dise;arse para soportar 1D' veces #t o 1 #f. En el caso de las cadenas la capacidad de las mismas no será menor al ma&or de los esfuer0os producidos durante el cortocircuito.
0..(. #riterios #riterios ara selecci9n selecci9n arobac arobaci9n i9n de de las las arras arras soortadas. soortadas. En el caso de las arras soportadas soporta das se deen verificar verificar los si,uientes si,uientes parámetrosB
0..(.).
"eflein
Esfuer Esfuer0os 0os ele electro ctrome mecán cánic icos os dei deido do a la la corri corrient entee de cortoc cortocirc ircuit uito. o.
DeBleMi9n a deflein en las arras soportadas es una deformacin no permanente > si están ien ien dise;adas dise;adas ? producto de su propio peso. 5i la seccin de las arras no es seleccionada seleccionada correctamenteD al ser instaladas instaladas sore los aisladores aisladores soportes pueden dolarse de tal forma que las arras jamás recuperaran su forma inicialD incluso su seccin puede sufrir deformacin. 9or otro lado si el momento resistente de ellas Página 00 de )-(
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> entiéndase como momento resistente al ejercido por el cuerpo para contrarrestar los momentos deformantes ? es menor que el momento deformante la arra se puede partir ocasionando una falla falla severa en la la suestacin. a norm normaa /A5FI A5FIFE FEEE EE 5td 5td 6%' 6%'1 1-! -! deno denom minada ada \, \,ui uide de Bor Bor Desi Design gn oB
Substations Rigidus Structures] proporciona las ases de dise;o para las arras soportadas.
0.. 0..(. (.(. (.
Tios os de de 6on 6onta taCe Ce de las las bar barra ras. s. as arras en una suestacin pueden montarse de tres >3? formas diferentesD simplemente apo&ada > condicin ideal ?D apo&ada en un etremo & r+,idamente fija en el otro & r+,idamente r+,idamente apo&ada en amos etremosD la ma&or deflein se otiene con con la pri primera era cond condic ici inD nD por por lo qu quee esta esta es la cond condiicin cin mas seve severa ra & recomendale recomendale cuando se quieren otener defleiones defleiones con un factor de se,uridadD no ostante es el que proporciona las secciones mas ,randes & por lo tanto un poco mas costosas.
0.. 0..(. (.. .
DeBl eBleMi9n Mi9n de de la las bar barrras. as. a deflein de una arra tendrá dos componentesD una deflein deido al peso propio de la arra & viento si es necesario considerarlo & una deflein deflein deido a los errajes. En el caso particular del calculo de las defleiones se considera que la arra estará simplemente simplemente apo&ada. apo&ada.
0..(.. 0..(..). ). DeBle DeBleMi Mi9n 9n debido debido al eso eso al ?ien ?iento to Esta deflein viene epresada por la si,uiente ecuacinB \ arra =
× 3 '× 9 arra 3-4 × E × F
Ec. '.4'.
"ondeB δ arra N m O
M "eflein Página 02 de )-(
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9 arra N (, (, O
M 9es 9esoo tot total al de la la arr arraa por por unidad de de lon lon,,itud
E N (,Im2 O
M 7odu 7odulo lo de elasti sticidad dad del del mater ateriial
F N m4 O
M 7omento de Fnercia de la arra
El efecto del viento a de considerarse solo para alturas ma&ores de 6 m & en la ecuac ecuaci inn de la defl defle ei inn dee deerá rá sust sustit itui uirs rsee el peso peso de la arra arra por el peso peso compuesto el cual resulta de aplicar la si,uiente ecuacinB 9
=
9 arra + 9 viento
Ec. '.46.
= %D%!' × × d × v 2
Ec. '.4!.
2
2
siendo 9 viento
"ondeB 9vient 9vientoo N (, O M #uer0 #uer0aa del vient vientoo sore sore el cond conduct uctor or d NmO M "iámetro del conductor v NmIsO M )elocidad )elocidad del viento.
0..(..(. 0..(..(. DeBleMi DeBleMi9n 9n debido debido a los LerraCes LerraCes baCantes baCantes Esta deflein viene epresada por la si,uiente ecuacinB \errajes =
( 9errajes) × a × × [ a + 2 ] × 2! × E × : ×
3a × [ a + 2 ]
v
dondeB "eflein que producen los errajes. δerrajes NmO M "eflein 9 err erraajes jes N(, N(,OO
M 9es 9esoo de de los los err erraj ajes es..
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Ec. '.4-.
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a NmO
M "ista stancia desde el etrem remo i0 i0quierdo de la arra rra a asta sta el el erraj raje
NmO
M "istancia "istancia desde el etremo etremo dereco de la arra asta el erraje
0..(.. 0..(... . DeBle DeBleMi Mi9n 9n debido debido a los los baCant baCantes es Esta deflein viene epresada por la si,uiente ecuacinB \ ajantes
=
9 ajantes
× a × × [ a + 2 ] × 2! × E × : × v
3a × [ a + 2 ]
9ajantes ≈ %D' X %D%1 d
Ec. '.4. Ec. '.'%.
dondeB δ ajantes ajantes NmO
M "e "eflein que que pr produc oducee ca cada ajante nte.
9ajante 9ajante N (,Im (,Im O M 9eso de los los ajante ajantess por unidad unidad de lon,i lon,itud tud del vano d NmO
M diámetro diámetro del conductor
0..(../. 0..(../. #riterio #riterio de selecci9 selecci9n n ara la secci9n secci9n de la barra barra a arra podrá po drá ser seleccionada seleccionada si se cumple la condicin condicin dada a continuaci c ontinuacinB nB
∑ \i ≤
1'%
Ec. '.'1.
i M arraD errajesD err ajesD ajantes ajantes
0..(./. 0..(./.
EsBuer EsBuerKo Koss elect electro ro6ec 6ecáni ánicos cos debid debidoo a la corri corrient entee de cortoci cortocirc rcuit uito. o. a seleccin del conductor deido a los esfuer0os electroma,néticosD consiste en verificar si el momento resistente de la arra se mantiene por arria del momento fleionante que produce la corriente de cortocircuito. El momento fleionante se otiene en ase a los si,uientes esfuer0osB
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Esfuer0o Estático. Esfuer0o "inámico. 7omento fleionante o deformante.
0..(./. 0..(./.). ). EsBuer EsBuerKo Ko Estáti Estático. co. a ecuacin ásica para el cálculo del esfuer0o estático viene dada por la si,uiente epresinB 2 × v #estatica = %D2 × 2 × Fcc d ff
Ec. '.'2.
dondeB # estática NAO M #uer0a estática M #actor de asimetr+a > se toma 1D-
2 ?
Fcc M )alor efica0 de la corriente co rriente de cortocircuito v M on,itud del vano dff M "istancia "istancia entre centros de arras
0..(./. 0..(./.(. (. EsBuer EsBuerKo Ko diná6i diná6ico co El esfuer0o dinámico se calcula a partir del esfuer0o estático mediante la si,uiente formulaB Ec. '.'3
#dinamica = #estatica × )] × ) r
dondeB )σM Relacin de esfuer0o dinámico dinámico a esfuer0o estático para la arra. )r M #actor de reen,ance. Página 0+ de )-(
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Estos factores pueden determinarse usando las ,raficas que aparecen en la Aorma FEC -6'D en funcin del cociente de la frecuencia mecánica fundamental & la frecuencia del sistema >6% Hert0?. a frecuencia mecánica fundamental se calcula mediante la si,uiente epresinB 2 λ × f = 2× π
E×: m
Ec. '.'4.
× ^4v
dondeB λ M #actor que depende del tipo de apo&o
E NAImYO M 7odulo de elasticidad : Nm4O M 7omento de inercia inercia m_ N(,ImO M 7asa por unidad de lon,itud v NmO M on,itud del vano
0..(./. 0..(./.. . 'o6ento 'o6ento BleM BleMio ionant nantee o deBor6an deBor6ante te El esfuer0o fleionante es aquel que se presenta en la arra como consecuencia de la corriente de cortocircuito & es el que tiende a deformarla. a epresin para otener este momento es la si,uienteB si,uienteB ]m = ` ×
#dinamica × -∗ W
Ec. '.''
"ondeB σm NAImm2O
M Esfuer0o deformante.
NmO
M vano de la arra
β M
#actor que depende del tipo de soporte. Página 2- de )-(
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# dinám dinámica ica NAImO NAImO M Esfuer0o Esfuer0o diná dinámi mico co W Nmm2O
M 7odulo de seccin.
0..(./. 0..(././. /. #riter #riterio io de selecc selecci9n i9n 9ara determinar si la arra soporta el esfuer0o fleionante sin partirse se dee cumplir la si,uiente ecuacinB ]m
≤ q × 9r
Ec. '.'6.
"ondeB 9r NAImm2O
M 9un 9unto to de de rupt ruptura ura de de la la ar arra ra 7odu 7odulo lo de ela elast stic icid idad ad o de [oun un,. ,.
q
M #actor que depende de la seccin transversal de la arra.
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0..(./.0. 0..(./.0. Relaci9n Relaci9n de esBuerKo esBuerKo diná6ico diná6ico a esBuer esBuerKo Ko estático estático % . ,ráBico 0.)
0..(./. 0..(./.2. 2. 1actor 1actor de ree reenga ngancL ncLee %r. ,ráBico 0.(
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0.. 0..(. (./. /.:. :. 1act 1actor or ,raBico 0.
Página 2 de )-(
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0.. 0..(. (./. /.7. 7. 1act 1actor or @ ,raBico 0./.
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Capitulo VI SERVICIOS SERVICIOS AU#ILIARES AU#ILIARES DE CORRIENTE CONTINUA CONTINUA $ ALTERNA ALTERNA %.
SERVICIOS AU AU#ILIARES DE DE CO CORRIENTE CO CONTINUA $ ALTERNA
2.).
SER%I#IOS A" A";I&IARES DE DE #O #ORRIE$TE #O #O$TI$"A os servicios auiliares en corriente continua consisten en un sistema alterno el cual permite se,uir alimentando alimentando a las car,as
de la suestacin aun cuando la
alimentacin en alterna a&a fallado. Este sistema esta compuesto dependiendo de la importancia de la suestacin por dos Car,adores de ater+as & un
2.(.
TE$SIO$ES $O $OR'A&I8ADAS as tensiones para los servicios auiliares están normali0adas por cada empresa de electricidad como se indica a continuacin Página 20 de )-(
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Circuitos de fuer0a & control C/"/#E 11% )cc 9")5/ 12' )cc E"EC/ 12' )cc Circuitos de Comunicacin 4- )cc Eisten en el mercado celdas para ater+as de Aiquel CadmioD 9lomo ácidoD sin emar,o las mas utili0adas son las ultimas. a alimentacin alimentacin de los car,adores puede serB 2%-I12% )ca 3 4-%I2!! )ca 3
2..
44%
)ca 3
22%
)ca 2
DI'E$SIO$A'IE$TO DE& A$#O DE ATERIAS El
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las si,uientesB Car,as permanentes
Relés est estát átiicos cos & nu numéri éricos. cos.
/lumra rado de emer,enc ,enciia.
Equipos de de me medicin.
Relés de supe superrvisin.
Car,as eventuales
5e considera una condicin de consumo astante severa durante un periodo de tiempo mu& corto > apro. 1 s ? el despeje de una falla en arraD &a que una oina de disparo por lo ,eneral consume ' amperios durante su actuacinD si se tiene una arra con cinco >'? interruptores el consumo en ese tiempo tiempo será de 2' amperios.
2./.
TE$SIO$ DE E#"A&I8A#IO$ /dicionalmente se dee verificar que el nmero de celdas satisfa,a el nivel de voltaje adecuadoD por lo ,eneral se considera como ase el valor de 2 )oltios por celda para estimar el numero total de ellasD tamién se dee tener presente la máima tensin permitida por los equipos &a que para car,ar las ater+as después de una operacin de emer,encia la tensin del car,ador dee colocarse a 2D33 ) P el nmero de celdas para reponer la ener,+a consumidaD a este proceso se le llama Ecuali0acin. / contin continuac uacin in se ep epone one un ejemp ejemplo lo para para clari clarifi fica carr las las idea ideass anteri anteriorm orment entee planteadas.
2.0.
#<"&O
DE
A$#O
DE
ATERÍAS
RE#TI1I#ADORES PARA S"ESTA#IO$ES. Página 2: de )-(
3
#AR,ADORES
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"eterminar el anco de ater+as & los correspondientes car,adores rectificadores para una suestacin que posee el si,uiente si,uiente equipamiento equipamiento & comportamiento de consumoB
).
#arga Per6anente.
1.a. 1.a.
"os tal taleros eros de protec protecci cinn de l+n l+nea ea conteni conteniend endoo los los si,u si,uie iente ntess equip equipos os > el el numero entre paréntesis es el consumo permanente en )atios de cada equipo?B
1.a. 1.a.1. 1. "o "oss relé reléss 21 21 > 3% 3% cIu cIu.? .?.. 1.a. 1.a.2. 2. n rel reléé 6!A 6!A >4?. >4?. 1.a. 1.a.3. 3. n rel reléé ! ! >%? >%?.. 1.a. 1.a.4. 4. n rel reléé 2' 2' >12 >12?. ?. Consumo permanente de cada talero !6 8. 1.. 1..
"os tal taler eros os de prote protecc cci inn de =ran =ransf sfor orma mador dor..
1.. 1..1. 1. n rel relé -!= -!= >2%? >2%?.. 1.c. 1.c.
"os tal taler eros os de prote protecc cci inn de de il iloo pilo piloto to >3% >3% cIu?. cIu?.
1.d. 1.d.
n ta tallero de /larmas rmas >'4% >'4%?. ?.
1.e. 1.e.
"oss ta "o tallero ero de de co contro ntroll & mand ndo. o.
1.e.1. 1.e.1. Relés Relés semáfo semáforos ros >16 >16 P ' 8 M -% -% 8? 8? 1.f. 1.f.
"oss tra "o trans nsfo form rmad ador ores es de 9ote 9otenc ncia ia >'%% >'%% cIu? cIu?..
1.,. 1.,.
"oss ta "o tale lero ross de de nd ndaa 9ort 9ortad ador oraa >6% >6% cIu? cIu?..
(.
#arga e?entual.
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2.a. 2.a.
Cuat Cu atro ro int inter errup ruptor tores es de 9oten 9otenci ciaa en 5f6 5f6 >62 >62'' cIu cIu?. ?.
2.. 2..
Flum Flumin inac aci inn ddee Emer, Emer,enc encia ia >1%
.
De6anda en condiciones nor6ales de oeraci9n. 9ara efecto efectoss del del Cálcu Cálculo lo de la deman demanda da en cond condic icio iones nes norma normale less de operacin se dee considerar la car,a que deerán suplir las ater+as al sistema estando los car,adores desconectados al mismo & su valor deerá estar epresado en amperios. En el caso de la suestacin en estudio tenemos el total de la car,a consumidaB 9otencia M 2PaX2PX2PcXdX2PeX2PfX2P, M 2%!2 8......................../ Corriente Corr iente consumida M 2%!2 8 I 11% )cc>1? M 1-.- / ≈ 1 / ..........< 5e considera para este estudio que el sistema sistema funciona con 11% )cc.
>1?
/.
De6anda en condiciones e?entuales. Esta car,a es aquella que se presenta en el sistema deido a una alteracin de la condicin normal. 9ara efectos de determinarla dee considerarse la operacin del sistema que requiere ma&or cantidad de car,a la cual puede ser el disparo de los interruptores asociados a una arra en el caso de arre,los de suestaciones tipo arra seccionada o de dos interruptores para arre,lo de suestacin tipo dis&untor dis&untor & medio o anilloD anilloD etc..D tamién tamién deerán considerarse car,as eventuales a aquellas que están conformadas por los relés de loqueo presentes en el sistema después de un disparoD en nuestro caso no tomaremos en cuenta esta ultima car,a. car,a. En ase a lo anterior & considerando que nuestra suestacin tiene un esquema en anillo tendremos los si,uienteB
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Durante el disaro. 9otencia consumida M 2 P a M 12'% 8 ...............................................C 9otencia consumida =otal =otal M / X C M 3322 8............ 8.................. ............. .............. ..........." ...." Corriente consumida consumida M 3322 8 I 11% )cc. M 3% /.......... /................. .............. ...........E ....E
Desués del disaro. 9otencia consumida M 6%% 8. >Fluminacin?........................................# 9otencia total consumida M / X # M 26!2 8......................................@ Corriente consumida M 26!2 8 I 11% )cc M 24 /...............................H
0.
Deter6inaci Deter6inaci9n 9n de la caacidad caacidad en a6eriosLo a6eriosLora ra FALG del banco de baterías. 9ara determinar los / se dee estudiar el tiempo de duracin que están presentes las diferentes diferentes car,as en un per+odo de - D aunque eisten curvas de descar,a de ater+as en per+odos de tiempo de 1% deemos considerar el primero &a que este es el valor de referencia para el dimensionamiento de ater+as en suestaciones de acuerdo a las normas de la ma&or+a de las empresas de electricidad. electricidad. os tiempos de duracin de cada consumo de car,a & su posicin en el ran,o de las - dependen del criterio del in,eniero con la ecepcin de la operacin de disparo de los interruptores la cual esta en un ran,o de duracin de dos >2? minutos. 9ara nuestro caso tomaremos 2 oras para un tiempo de car,a normal a partir de la desconein de los car,adoresD al final final de este tiempo se produce el disparo de los interruptores & posteriormente un tiempo de duracin de 6 oras para restituir el servicio con los car,adores.
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"e acuerdo con estoD Σ FPt M 2 P < X > 2 P E ? I 36%% X 6 P H M 1-2D%166 ≈ 1-2
os amperios oras del anco se otiene mediante la si,uiente ecuacin. / M fe P ft P fd PΣ FPt M 1D2' P 1 P 1D1' P 1-2 M 261D6 / ≈ 262 "ondeD fe M #actor de Envejecimiento. ft M #actor de =emperatura. =emperatura. fd M #actor de "ise;o Con este valor uscamos en un catalo,o de faricante el valor de / i,ual o mas cercano por arria. "el catalo,o #ul,or tenemos que la celda que mas se adapta es la ' E/A '' de la serie '' con unos un os 2-% /mperiosora /mperiosora de capacidad. Cae resaltar que los amperios oras otenidos anteriormente corresponde a una celda solamente cu&o voltaje nominal es de 2 ).
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2.
Deter6inaci9n del n^6ero de #eldas del banco de baterías. Cada celda ' E/A '' esta en capacidad de entre,ar 2-% / pero solo proporcionará 2 )oltios por celda en consecuencia el numero de celdas necesarios para suministrar al sistema un voltaje de 11% ) esB Amero de Celdas M 11% I 2 M '' celdas. a especificacin del anco será entoncesB )oltaje )o ltaje de ecuali0acin )ec M '' P 2D33 )cc M 12- )cc 9or lo ,eneral los equipos toleran 14% )ccD por lo que las celdas cumplen con lo requeridoD en consecuencia el
:.
PerBil de carga. El perfil de car,a del sistema es el si,uienteB
7.
Deter6inaci9n del cargador de baterías. a capacidad del car,adorrectificador del anco de ater+as viene dado por la si,uiente si,uiente ecuacinB /C M X > 1D1 P C ? I = dondeD /C M Capacidad del car,ador en /mperios. M Car,a continua en /mperios. C M "escar,a calculada en la condicin de emer,encia en /.
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= M =iempo =iempo de recar,a en oras. "e acuerdo con la ecuacin el car,ador deerá tener una capacidad en amperios i,ual aU /C M 1 / X > 1D1 P 262 /? I 4 oras M 1D%' ≈ 1%% El voltaje de salida salida del car,ador car,ador por lo tanto será 11% )cc. El voltaje de entrada dependerá de la fuente de alimentacin en corriente alterna de la suestacin. a potencia de entrada del car,ador en vatios se puede otener de la si,uiente ecuacinB 9otencia 9ote ncia M /C P )ec )ec I η P fp η M Eficiencia o rendimiento del car,ador el cual dee especificarse en %D!.
fp M #actor de potencia del car,ador el cual dee especificarse especificarse en %D-.
2.2.
DIA,RA'A TIPI#O DE "$ SISTE'A DE A&I'E$TA#I*$ E$ #ORRIE$TE #O$TI$"A. / continuacin se muestra un dia,rama de un sistema de alimentacin en corriente cont contin inua uaDD cae cae se;a se;ala larr que que se pue puede de reali reali0a 0arr un sist sistem emaa con con trans transfe fere renc ncia ia automática de los car,adores de manera que funcione conectado a la arra de CC uno solo a la ve0 & en caso de falla se transfiera la alimentacin al otro car,adorD sin emar,o la alta tecnolo,+a que o& esta presente en mercado se pueden conse,uir car,adores car,adores rectifi rectificadore cadoress con tarjetas tarjetas de compartim compartimien iento to de car,as car,as los cuales cuales funcionan conectados de forma permanente a la arra suministrando el '% L de la car,a requeridaD & en caso de producirse una fallaD el car,ador car,ador fallado se desconecta automáticamente automáticamente de la arra & el car,ador car,ador restante asume el 1%% L de la car,a. a fi,ura 6.1 muestra el dia,rama unifilar del sistema antes mencionado. Página : de )-(
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1igura 2.).
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Capitulo VII ENCLAV ENCLAVAMIENTOS O BLO&UEOS '.
ENCLAVAMIENTOS 5on restricciones del tipo operacional que se intercalan de manera intencional en el proceso de maniora maniora de un tramoD equipo o sistema con la finalid finalidad ad de otener operaciones se,uras & constantes para evitar da;os a los equipos o personas. En las las sue suest stac acio ione ness a& a& dos dos tipos tipos de encl enclav avam amie ient ntos os o loq loque ueos os que son son mecánicos & eléctricos.
:.).
&O5"EOS 'E#A$I#OS 5on dispo disposit sitiv ivos os que se coloca colocann en los los equ equipo iposs con la fina finali lida dadd de imped impedir ir operaciones incorrectas que puedan causar da;o a los operadores & a los equipos mismosD estos pueden ser reali0ados mediante cerraduras dise;adas >loc(s? para este fin o mediante candados >9ad loc(?.
:.(.
DO$DE 3 #O'O S" "TI&I8A$ 5e utili0an como una accin oli,atoria en una maniora que al no ejecutarse no se puede continuar con la maniora. maniora. Entre las manioras donde mas se utili0an están las si,uientesB
/pertu /pe rtura ra o cie cierre rre de un un secc seccio ionad nador or estan estando do el inter interrupt ruptor or cerrado cerrado
Cierr Cierree de un un int interru erruptor ptor estan estando do uno de los los secc seccio ionad nadores ores asoc asocia iados dos cerra cerrado. do. Página :0 de )-(
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:..
Cierr Cierree de una cuc cucil illa la de puesta puesta a tierra tierra esta estando ndo la l+ne l+neaa ener, ener,i0 i0ada ada
/pertu /pe rtura ra de una ,ave ,aveta ta de potenc potencia iale less estando estando el el secci secciona onador dor fusi fusil lee cerra cerrado. do.
PARTES DE "$ E$#&A%A'IE$TO n encla enclava vam mient ientoo esta esta compue compuesto sto por una cerradur cerraduraa de encla enclava vami mient entoo o un candadoD los elementos del equipo que se quiere loquear los cuales pueden estar form formad adoo por una una parte parte fija fija & otra otra mvi mvill o ama amass mvi mvil. l. En el caso caso de los los seccionadores con accionamiento manual se colocan en el eje asociado a la palanca de accionamiento dos discos uno fijo otro mvil con una perforacin el primero & dos el se,undo orientado de manera tal estos ltimos que la posicin de cada uno coincida uno con uno de los estados del seccionador & a la ve0 con el orificio del disco fijo. En el caso de los los encl enclav avam amie iento ntoss eléct eléctric ricos os la cerradu cerradura ra arirá arirá o cerrará cerrará los los circuitos de ener,i0acin o desener,i0acin del accionamiento motori0ado. a cerradura a su ve0 esta compuesta por un vásta,o o pernoD una llave & el cuerpo que contiene el mecanismo que permite transferir la accin de la llave al vásta,o.
:./.
TIPOS DE #ERRAD"RAS / efectos de poder reali0ar manioras en secuencia se dee impedir que con una misma llave se pueda operar dos equipos a la ve0 de manera secuencial. Esto se evita restrin,iendo la liertad de la llave a una sola operacinD esta restriccin da ori,en a que las cerraduras se clasifiq clasifiquen uen de dos tiposB
Cerrad Cerradura ura tipo tipo ED la cual cual permi permite te la la etrac etracci cinn de la llav llavee cuando cuando el vásta,o vásta,o este etendido e impide su etraccin cuando el vásta,o este reco,ido.
Cerr Cerrad adur uraa tipo tipo 8D la la cual cual perm permit itee etr etrae aerr la llave ave cuan cuando do el vást vásta, a,oo esta esta reco,ido e impide su etraccin cuando el vásta,o esta etendido.
Esta tipifi tipificac cacin in de las cerraduras da ori,en ori,en a otro termino termino denominado denominado llave llave Página :2 de )-(
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retenida o llave lire se,n el caso. En las secuencias l,icas de operacin del loqueo se recomienda que todas las cerraduras sean del mismo tipo.
:.0.
POSI#IO$ DE &OS E5"IPOS tro elemento a considerar en la secuencia de operacin es la posicin o estado ajo la cual queremos loquear loquear el equipo. 5i tenem tenemos os un secci secciona onador dor aie aierto rto & querem queremos os loqu loquear ear su cierr cierree de deem emos os identificar la condicin del loqueo como D que son las si,las de oc( & pen en in,lesD es decir loqueado al cierre o lo que es lo mismo loqueado cuando esta aiertoD si por el contrario el seccionador esta cerrado & queremos loquear su apertur aperturaa de deem emos os utili utili0a 0arr las las si,l si,las as CD deriv derivado ado de oc( oc( & Close CloseDD que se interpreta como loqueado a la apertura o loqueado el cierre.
:.2.
SI'O&O,IA a simolo,+a utili0ada en los planos de enclavamiento mecánico es el indicado en las fi,ura !.1. "ispositivo Aormalmente aierto "ispositivo Aormalmente cerrado cerrad o "ireccin de la transferencia transf erencia de la llave. Cerradura con llave llave removida. "ispositivo "ispositivo en posicin como la indicada. Cerradura Cerrad ura con llave retenida. retenida . "ispositivo en posicin como la indicada
Cerradura usada para loquear el equipo en posicin aierta o loqueo al cierre.
C
Cerradura Cerradura usada para loquear loquear el equipo equipo en posicin posicin cerrada cerrada o Página :: de )-(
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loqueo a la apertura. Enclavamiento multi cerradura cerra dura.. Enclavamiento Enclavamiento con cerradura maestra. Enclavamiento tipo ".
Enclavamiento de transferencia trans ferencia tipo = Candado t&po 9 A
Amero de la llave intercamiale. lave retenida. reten ida. Cerradura con contactos auiliares auiliares tipo 5D con 1A/1AC Cerradura con contactos auiliares auiliares tipo 55D con 2A/2AC Cerradura con contactos auiliares auiliares tipo . ieracin tempori0ada tempori0a da de la llave.
T'
Contacto Contac to temp. dependiente de la accin de la llave iniciadora lave iniciali0adora. iniciali0adora. Cerradura con solenoide
E
:.:.
1igura :.).
1"$#IO$A'IE$TO DE& E$#&A%A'IE$TO 'E#A$I#O I#O En la ma&or+a de los casos los loqueos consisten en una cerradura montada sore un disco la cual se instala en el equipo que se quiere loquear. a cerradura consta Página :7 de )-(
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de un cuerpoD una llaveD un vásta,o & en al,unos casos de contactos auiliares. a accin de una llaveD ará salir o introducir el vásta,o el cual será el elemento que impedirá el movimiento del equipo o cerrará o arirá los contactos auiliares. En todos los casos la maniorailidad de la llave estará en funcin de la posicin del vásta, vásta,oo en el cuerpo cuerpo de la cerradura cerraduraDD la llav llavee podrá ,irarse ,irarseDD etraer etraerse se etc. de acuerdo a la condicin impuesta al vásta,o >etra+do o etendido reco,ido o incluido?. / continuacin se muestra una ,rafica con la accin antes mencionada. )
)
)
)
A)
A)
A)
A)
E
O
A( ( E
E
E
E O_
O
A( E
(
O_
A( E
(
A( E
(
1igura :.( a fi,ura !.2 indica lo si,uienteB
a lla llave ve /2 de la cerradu cerradura ra 2 solo puede puede ser ser etra+ etra+da da con con el vást vásta,o a,o etend etendido ido puesto que la cerradura es tipo E.
9ara poder poder etend etender er el vást vásta,o a,o el orif orific icio io dee dee ser ser llev llevado ado a la la posic posicin in V mediante la rotacin del disco "
9ara pode poderr rotar rotar el disco disco " el vásta, vásta,oo de la la cerra cerradura dura 1 dee dee estar estar reco,i reco,ido do
9ara 9ara reco, reco,er er el vást vásta, a,oo de la cerr cerrad adur uraa 1 se dee dee intr introd oduc ucir ir la llllave /1 /1 & ,irarla.
na ve0 ve0 real reali0 i0ada ada esta esta operac operacin in el el disco disco " podrá podrá ,irars ,irarseD eD al real reali0 i0ar ar este este ,iro el orificio camia a la posicin VD quedando el vásta,o de /1 reco,idoD & por consi,uiente la llave llave /1 /1 atrapada.
naa ve0 con n con el orifi orifici cioo en la posic posici inn V el vás vásta ta,o ,o de la cerrad cerradura ura 2 puede puede etenderse ,irando la llave /2 & por lo tanto dica llave lierada. Página :+ de )-(
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:.7.
AP&I#A#I A#I*$ A &OS SE##IO$ADORES #O$ 'A$DO 'A$"A& En el caso de los mandos manuales de los seccionadores se utili0a el mismo procedimiento procedimiento anterior con un disco capa0 de rotar r otar con la varilla de accionamiento accionamiento que esta esta conecta conectada da a la palanca palancaDD mient mientras ras que las las cerradur cerraduras as se encuen encuentra trann colocados sore una planca que esta fija a la estructura del prtico o soporte del equipo.
:.+.
&O5"EOS E&E#TRI#OS Cumplen la misma funcin de los loqueos mecánicos pero se usan cuando los mandos son motori0adosD su implementacin se asa en la apertura & cierre de los circuitos que alimenta alimenta a los comandos de operacin de los equipos. El medio para el loqueo son cerraduras con contactos auiliares o los contactos auiliares asociados ien sea a los seccionadores o al interruptor.
:.)-.
&O,I#A I#AS TIPI#AS DE E$#&A%A'IE$ IE$TO En la fi,ura !.3 se muestra un esquema de enclavamiento cu&o funcionamiento es eplicado eplicado en la seccin !.1%.1. !.1% .1.
:.)-.). DesenergiK DesenergiKaci9n aci9n de de una salida salida de línea línea Condicin de los equiposB /ntes de proceder a la maniora se dee verificar el estado de los equipos los cuales deen serB 5eccionador de l+nea >5? cerrado & 5eccionador de puesta a tierra >59/=? aierto. 5<
5
A)
'2 A) A
A
A A(
A(
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59/=
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1igura :. a l,ica para este sistema de enclavamiento es la si,uienteB a. 5e ,ira ,ira la llav llavee en la cerradu cerradura ra /'. /'. Con lo que se are el inter interrupt ruptor or '2 & la llave queda lierada. 5e etrae la llave con lo que se loquea el cierre del interruptor. . 5e introduce la llave en la cerradura /' del seccionador 5< & se ,ira. Con esta accin se liera el loqueo a la apertura del seccionador & la llave queda retenida. c. 5e are el seccionador 5<. /l arir el seccionador 5< se puede ,irar la llave llave de la cerradura /2. d. 5e ,ira la lla llave ve de la cerradura cerradura /2 /2 con lo que queda queda loquea loqueado do al cierre cierre el seccionador & la llave lierada. e. 5e etrae etrae la llave llave de la cerradur cerraduraa /2 & se introdu introduce ce en la cerradura cerradura /2 /2 del seccionador 5. 5e ,ira la llave llave para desloquear la apertura del seccionador. seccionador. f. 5e are el seccionador 5 con lo que la la llave llave en /2 queda retenida & la llave llave en /' lire de ,irar. ,. 5e ,ira la llav llavee en /' /' para loquear loquear el cierre cierre del seccion seccionador ador 5 & liera lierarr la llave /'. . 5e etrae la llav llavee de /' /' & se introduce introduce en la cerradura cerradura /' del del interruptor interruptor para desloquear su operacin. Con estas acciones se desener,i0a la salida de l+nea & reali0ando el proceso inverso se ener,i0a la salida de l+nea.
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:.)-.(. Puesta a tierra tierra de la salida salida de línea línea Condicin de los equiposB /ntes de proceder a la maniora se dee verificar el estado de los equipos los cuales deen serB 5eccionador de l+nea >5? aierto & 5eccionador de puesta a tierra >59/=? aierto. a. Reali0ar Reali0ar la la manior manioraa !.1%.1 con lo que la llave llave en en la cerradura cerradura /1 /1 en 5 puede puede ,irar liremente. . @irar la llave llave en /b /b 9ara loquear el cierre cierre de 5. c. Etraer la llave llave de /1 e introducirla introducirla en la cerradura cerradura /1 de 59/= 59/=. d. @irar la llave llave para desloquear desloquear el cierre de 59/ 59/=. e. Cerrar 59/= 59/=. Con esta accin la llave llave en /1 ueda retenida. 5
A)
'2 A)
59/=
1igura :./
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Capitulo VIII APA APANTA NTALLAMIENTO LLAMIENTO CONTRA CONTRA DESCARGAS DESCARGAS ATMO ATMOSER SERICAS ICAS (.
APANTALLAMIENTO
CONTRA
DESCARGAS
ATMOSERICAS ATMOSERICAS /dicional a los danos que los cortocircuitos puedan crear a los equipos de una suestacin encontramos las sore tensionesD que pueden ori,inarse por descar,as atmosféricas atmosféricas o por manioras. manioras. as primeras de las mencionadas se ori,ina a consecuencia de los efectos de los ra&os o incidentes en las l+neas o la suestacinD dando ori,en a dos tipos de protecciones que son necesarias implem implementar entar para contrarrestar el efecto de ellas. ellas. as sore tensiones por ra&o pueden ser de dos tiposD aquellas que entran en la suestacin pos las l+neas de transmisin & por incidencia directa sore ella. El primer tipo de sore tensin se limita mediante pararra&os o descar,adoresD para evitar el se,undo se instalan en la suestacin conductores denominados cales de ,uarda & puntas #ran(lin #ran(lin o a&onetas.
7.).
#A&ES DE ,"ARDA 5on ,ua&as de acero instalados a una altura superior a la del ma&or equipo eistente en la suestacin. 9or lo ,eneral se usan ,ua&as de diámetro 3I-K o 'I16KD aunque en la actualidad deido a los altos niveles de corriente de cortocircuito se esta incrementando el uso del cale alumoGeld. 9ara determinar la m+nima altura de instalacin del cale de ,uarda se puede usar el modelo matemático presentado por /dul 7ousa en la revista del cual se presenta Página 7 de )-(
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un ejemplo en la seccin -.3.
7.(.
P"$TAS 1RA$=&I$ as puntas #ran(linD a&onetas o astas son varillas de aceroD colocadas sore los castilletesD cu&a funcin es la misma que la del cale de ,uarda. /ltura de una punta #ran(lin #ran(lin 9ara determinar la altura de una punta #ran(lin se usa el método presentado en el iro 7anual de "istriucin de la empresa /<<. /ltura de cuatro 9untas uicadas en un prtico de arras. 9ara determinar la altura m+nima de colocacin de este arre,lo de puntas se puede utili0ar el modelo matemático de /dul 7ousa. / continuacin continuacin se presentan pr esentan dos ejemplos de uso de estos métodos.
7..
DES#RIP#I*$ ,E$ERA& DE &A I$STA&A#I*$
7..). 7..).
Tabla 7.) $i?el ))0 %
$i?el 2+ %
Cale de @uardaB
/lumoGeld !
/lumoGeld !
9unta #ran(linB
1D' m de lon,itud
1D% m de lon,itud
os puntos mas desfavorales de la instalacin a la cual se le esta calculando la altura del Cale de @uarda & las 9untas #ran(linD corresponde a las si,uientes partes de la 5uestacinB
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le,a le,adas das de de l+ne l+neas as en en 11' 11' () >Con >Conduct ductores ores '%% '%% 7C7? 7C7? las las cuale cualess tiene tienenn una una altura de montaje de aproimad apr oimadamente amente 14D' m.
le,a le,adas das de de l+ne l+neas as en en 6 () >Conduc >Conductore toress 266D266D- 7C7? 7C7? las las cual cuales es tie tienen nen una altura de montaje de aproimadamente 12 m.
=ram =ramoo de
=ram =ramoo de
9unto 9unto más más eleva elevado do del del trans transfor forma mador dor de 9oten 9otenci ciaa 6I13D 6I13D-- ()D ()D ui uica cado do a una una altura de 4D- sore el nivel del piso & alejado 6D m de la columna.
7..(. 'etodología 'etodología ara dos F(G F(G cables cables de de guarda guarda cuatro cuatro F/G untas untas 1ranl 1ranlin in a metodolo,+a utili0ada en este documento para el Cálculo del Cale de @uarda & para cuatro 9untas #ran(linD #ran(linD es la presentada por /d /dul ul 7ousa en la revista FEEE =R/A5/C=FA Ao 4 del a;o 1!6 9a,ina 'D denominada 5HFE"FA@ # HF@H )=/@E /A" E=R/ HF@H )=/@E 5<5=/=FA5 as ecuaciones utili0adas en el Cálculo de apantallamiento sonB
7.. 7..(. (.). ).
Para Para dos dos F(G F(G #a #abl bles es de ,uar ,uarda da.. H
= r sc−
min
2
r sc− D / 2
2
Ec. -.1.
dondeB Hmin
B/ltura m+nima de separacin entre el cale de ,uarda & el conductor de potencia.
r sc
B Radio de influencia del cale de ,uarda.
"
B "i "ista stanci ncia de sepa separa raci cin entre ntre los ca cale les de ,u ,uar arda da..
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9ara el Cálculo del Radio de influencia del Cale de @uarda se necesitaB Wc
2 × prom = 6% × n r e
prom
Ec. -.2.
= t − 2 × #
Ec. -.3.
3
dondeB prom B /ltura promedio del cale de potencia. r e
B Radio eterno del conductor.
t
B altura del conductor.
#
B #leca del conductor.
FC
= 2×
)C#
=
)C#
Ec. -.4.
WC A
Ec. -.'.
dondeB Fc
B Corriente critica de descar,a.
)C# B =ensin critica de flameo. >Este valor se otiene de la tala -.2 al final del capitulo. Wc
B Fmpedancia del conductor.
A
B Aivel <ásico de impulso. impulso.
ue,o tenemos queB
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R 5C
Ec. -.6.
= .D%6 × ( FC ) 3
a altura m+nima que deen tener los dos cales de ,uarda en las lle,adas de l+nea de 11' & 6 ()D es por lo tantoB
7..( 7..(.). .).). ). $i?e $i?ell )) ))0 %. %. "atosB v
B on,itud del vano '% m.
#
M %D%3 '% M 1D' m >3L del vano?.
Ht
M 14D' m.
Con estos datos se otiene la altura promedio del conductor B prom
M 13D' m.
ue,o la impedancia del cale de potencia Wc esB R e
B Conductor /C/R '%% 7C7 M %D%1%3 m.
Wc
M 4!2 Ω.
Con la impedancia del conductorD la tensin critica de flameo )C# & el valor de la impedancia se otiene la corriente critica de descar,a FcB )C#
M 1%1' () >condicin más desfavorale?. desfavorale?.
Fc
M 4D3 (/.
ue,o con la para el radio se otiene el radio de influencia del cale de ,uarda r scB R sc
= 24D% m Página 7: de )-(
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Con el r sc & la distancia de separacin de los cales de ,uarda se otiene la altura m+nima de separacin entre el cale de ,uarda & el cale de potencia Hmin B Hmin
M %D'3 m.
a distancia de separacin real entre el cale de ,uarda & el cale de potencia en la suestacin 5anta Rosa es de 2D' m. lo cual ratifica que la proteccin contra ra&os a través de cale de ,uarda para el nivel de 11' () es adecuada.
7..( 7..(.). .).(. (. $i?e $i?ell 2+ %. %. 5e reali0aran los cálculos con el conductor /C/R 2'% 7C7 >l+nea 1? &a que al usar el diámetro de este conductor se otiene un radio de influencia del cale de ,uarda menor. menor. "atosB v
B on,itud del vano '% m.
#
M %D%3 '% M 1D' m >3L del vano?.
Ht
M 12D' m.
Con estos datos se otiene la altura promedio del conductorB prom M 11D' m. ue,o ue,o con la altura altura promedi promedioo & el radio eterno eterno del conductor conductor se calcul calculaa la impedancia del cale de potencia WcB R e
B Conductor /C/R 2'% 7C7 M %D%%!2- m.
Wc
M 4-3 Ω.
Con la impedancia del conductor & la tensin critica de flameo o descar,a se Página 77 de )-(
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otiene la corriente critica de descar,a FcB )C#
M 1%1' () >condicin más desfavorale?.
Fc
M 2D!! (/.
ue,o con la Fc se otiene el radio de influencia del cale de ,uarda r s, B R sc
M 1!D-- m
Con el r sc & la distancia de separacin de los cales de ,uarda se otiene la altura m+nima de separacin entre el cale de ,uarda & el cale de potencia HminB Hmin
M %D46 m.
a distancia de separacin real entre el cale de ,uarda & el cale de potencia en la suestacin ajo estudio es de 1D' m. lo cual ratifica que la proteccin contra ra&os a través de cale de ,uarda para el nivel de 6 () es adecuada.
7..( 7..(.(. .(.
Prot Protec ecci ci9n 9n con con #ua #uatr troo F/G F/G Pun Puntas tas 1ran 1ranl lin in.. 9ara el Cálculo de las 9untas #ran(lin que prote,erán a los tramos de arras uicados en la parte interna de los prticos de 11' & 6 () se tieneB Ecuaciones presentadasB b
=
d=
d
min
r sc−
2
r sc
− d 2
2 + d 2 1 2
Ec. -.!.
Ec. -.-.
dondeB min
M "istancia entre el etremo superior de la 9unta #ran(lin & la l+nea o equipo a prote,er. Página 7+ de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
R sc
B Radio de influencia de la 9unta #ran(lin.
2d1
B /nco del prtico.
2d2
B ar,o del prtico.
ue,o como el anco & el lar,o de los prticos son i,uales se tieneB d1 d=
M d2 2 2d 1
bmin
2d1
2d2
Página +- de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
7..(.(.). 7..(.(.). Para el tra6o tra6o de arras arras de de ))0 ))0 % % "atosB 2 d1 B on,itud del vano 1% m. #
M %D%2 1% M %D2 m >2L del vano?.
t
M 1!D' m.
Con estos datos se otiene la altura promedio del conductorB prom
M 1!D' 2 %D%16 I 3 m.
prom
M 1!D36
ue,o ue,o con la altura altura promedi promedioo & el radio eterno eterno del conductor conductor se calcul calculaa la impedancia del cale de potencia WcB R e
B Conductor C
Wc
M 4!' Ω.
Con la impedancia del conductor & la tensin critica de flameo se otiene la corriente critica de descar,a Fc B )C#
M 1%1' () >condicin más desfavorale?.
Fc
M 4D2! (/.
ue,o con la Fc se otiene el radio de influencia del cale de ,uarda r s, B r sc
M 23D-4 m
Con el r sc & la distancia d se otiene la altura m+nima de separacin entre la 9unta Página +) de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
#ran(lin & el cale de potencia min B min
M 1D%! m.
a distancia de separacin real entre el etremo superior de la 9unta #ran(lin & el cale de potencia en la suestacin ajo estudio es de 4D% m. lo cual ratifica que la proteccin contra ra&os a través de 9untas #ran(lin para el =ramo =ramo de arras a nivel nivel de 11' () es adecuado.
7..(.(. 7..(.(.(. (. Para Para el tra6o tra6o de ar arras ras de de 2+ % "atosB 2d1
B on,itud del vano - m.
#
M %D%2 - M %D%16 m >2L del vano?.
t
M 16D% m.
Con estos datos se otiene la altura promedio del conductor B prom M 1!D' 2 %D%16 I 3 m. prom M 1'D-6 ue,o ue,o con la altura altura promedi promedioo & el radio eterno eterno del conductor conductor se calcul calculaa la impedancia del cale de potencia Wc B R e
B Conductor C
Wc
M 4-2 Ω.
Con la impedancia del conductor & la tensin critica de flameo se otiene la corriente critica de descar,a Fc B
Página +( de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
)C#
M 6!% () >condicin >cond icin más desfavorale?. desfavor ale?.
Fc
M 2D!- (/.
ue,o con la Fc se otiene el radio de influencia del cale de ,uarda r s, B r sc
M 1!D1 m
Con el r sc & la distancia d se otiene la altura m+nima de separacin entre la 9unta #ran(lin & el cale de potencia min B min
M %D2 m.
a distancia de separacin real entre el etremo superior de la 9unta #ran(lin & el cale de potencia en la suestacin ajo estudio es de 2D' m. lo cual ratifica que la proteccin contra ra&os a través de 9untas #ran(lin para el =ramo =ramo de arras a nivel nivel de 6 () es adecuado.
7... 7... 'etod 'etodol olog ogía ía ara ara una una Punt Puntaa 1ran 1ranl lin in gtil para verificar que el punto más elevado del transformador de 9otencia 6I13D()D uicado a una altura de 4D- sore el nivel del piso & alejado 6D m de la columnaD columnaD este prote,ido contra c ontra descar,as atmosféricas se tieneB a metodolo,+a para determinar el radio de influencia de una punta #ran(lin es la presentada en las pa,inas 32 & 33 del 7/A/ "E /5 FA5=//CFAE5 FA5=//CFAE5 "E "F5=RF<CFhA "E EAER@/ EC=RFC/ D presentada por la empresa /<< & editada editada en 1-3 por R7D 5./. de Ediciones. Ecuaciones presentadas. = M [ =,> θ
Ec. -.
dondeB Página + de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
=
B "istancia ori0ontal prote,ida por la punta #ran(lin. #ran(lin.
[
B /ltura /ltura de proteccin de la punta #ran(lin. #ran(lin.
θ<
B Sn,ulo de lindaje.
Fi+- 1 .ONA DE PROTECCION DE LA PUNTA FRAN/LIN
L
02
H!
Y
H)
H"
A#$%&' d"# "(%i)* ' )&*$"+"&
,T
En la fi,ura 1 se puede oservarB Hp
B /ltura /ltura del prtico M 12D' m.
Hc
B /ltura del Castillete M 1D' m.
He
B /ltura /ltura del equipo a prote,er M 4D- m.
f
B on,itud de la 9unta #ran(lin M 1D% m.
θ<
B Sn,ulo de lindaje M 42Z se,n normas "FA )"E
=enemos queB [
M Hp X Hc X f He
Página +/ de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra
[
M 1%D2 m.
ue,o tenemos queB =
M D1- m.
Con lo cual se verifica que el transformador 6I13D- () esta prote,ido contra descar,as atmosférica a tmosféricas. s. as 9untas #ran(lin & los Cales de @uarda representan un medio de proteccin cont contra ra las las desc descar ar,a ,ass atmo atmosf sfér éric icas as dire direct ctas. as. Co Conn los los cálc cálcul ulos os reali reali0a 0ado doss anteriormente se verifica que en la 5uestacin 11'I6I13D- () ajo estudio eiste un uen uen dim dimensi ension onam amie ient ntoo de esta estass prote protecc ccio ione ness & qu quee los los equi equipos pos está estánn apantallados apantallados & prote,idos contra descar,as atmosféricas directas.
Página +0 de )-(
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra Tabla 7.( , - + ' n i i D ! ! ' ) i D
4 2 7 1
6 5 4 3
4 0 7 9
6 5 4 2 7 1
8
4 6 5 4 : 1
4 0 7 9
6 5 4 : 1
4
; 7 1
3 5 4 1 1
4
0 7 9
8 5 4 ; 7 6
2 1
E 4 0 7 P 9 Y 6 T 5 4 : G 1 O F
4 E 0 7 P 1 Y 3 T 5 4 2 7 G 1 1 O 1 F
4 E 8 P 5 Y 4 T ; 7 6 2 G 1 O F 4 E 0 7 9 P 8 Y 5 T 4 0 7 9 G 6 O 1 F
STA$DART STRI$, 1&ASHO%ER #HARA#TERISTI#S O1 S"SPE$SI*$ I$S"&ATORS. ased on test rocedures oB A$SI #(+.)
N". "# U$%&
L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/") L"'(F)+,$+ A)/ F/") C)%&%+/(I, A)/ F/")
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11 11
12 12
13 13
14 14
15 15
16 16
17 17
18 18
19 19
20 20
21 21
22
23
24
25
D)-
60
120
175
225
275
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
&
30
55
80
105
130
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
"%&%
100
200
300
385
460
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
N/&%
100
190
275
355
435
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
D)-
65
130
190
245
295
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
&
35
65
95
130
165
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
"%&%
115
225
310
390
465
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
N/&%
115
215
305
375
455
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
(
D)-
80
145
200
250
300
345
390
440
485
530
575
615
660
700
745
785
825
865
905
945
985
1025
1065
1105
1145
&
50
85
125
160
200
235
270
305
340
380
416
450
485
520
555
585
615
650
680
715
745
775
805
835
865
"% "%&% &%
125 125
250 250
335 335
420 420
490 490
565 565
645 645
720 720
790 790
865 865
935 935 1000 1000 1075 1075 11 1145 122 1220 0 129 1290 0 136 1365 5 143 1435 5 151 1510 0 158 1580 0 165 1650 0 1720 1720
1790 1790
1860 1860
1930 1930
N/ N/&% &% : :
130 130
240 240
325 325
395 395
465 465
535 535
605 605
680 680
760 760
835 835
905 905
985 985 1060 1060 1140 1210 1210 1290 1290 1365 1365 1435 1435 1510 1510 1585 1585 1660 1660 1735 1735
1810 1810
1885 1885
1960 1960
D)-
80
155
215
270
325
380
435
485
540
590
640
690
735
785
830
875
920
965 1 01 010 1055 1100 1145
1190
1235
1280
&
50
90
130
170
215
255
295
335
375
415
455
490
525
565
600
635
670
705
845
880
915
950
"% "%&% &%
125 125
265 265
355 355
440 440
525 525
610 610
695 695
780 780
860 860
945 945 1025 1025 11 1105 11 1185 126 1265 5 134 1345 5 142 1425 5 150 1505 5 158 1585 5 166 1665 5 174 1745 5 182 1825 5 1905 1905
1985 1985
2065 2065
2145 2145
N/ N/&% &%
130 130
255 255
345 345
415 415
495 495
585 585
670 670
760 760
845 845
930 930 1015 1015 11 1105 11 1190 127 1275 5 1360 1360 144 1440 0 1530 1530 161 1615 5 1700 1700 178 1785 5 187 1870 0 1955 1955
2040 2040
2125 2125
2210 2210
D)-
80
155
220
275
330
385
435
490
540
595
645
695
745
790
840
890
935
980 1 02 025 1070 1115 1160
1205
1250
1290
&
50
85
120
160
200
240
280
320
360
400
440
475
510
545
580
615
650
685
815
850
880
915
"% "%&% &%
140 140
255 255
360 360
450 450
540 540
630 630
720 720
810 810
900 900
990 990 1075 1075 11 1160 124 1245 5 133 1330 0 141 1415 5 150 1500 0 158 1585 5 167 1670 0 175 1755 5 184 1840 0 192 1925 5 2010 2010
2095 2095
2180 2180
2260 2260
N/ N/&% &%
140 140
255 255
345 345
425 425
515 515
610 610
700 700
790 790
880 880
970 970 1060 1060 11 1150 124 1240 0 1330 1330 142 1420 0 1510 1510 160 1605 5 1700 1700 179 1795 5 1890 1890 198 1985 5 2080 2080
2175 2175
2270 2270
2365 2365
D) - -
95
18 0
26 0
33 5
4 00 00
46 5
53 0
59 5
6 60 60
7 20 20
78 0
84 0
89 5
9 50 50 100 5 10 60 60 11 1115 11 1170 12 122 5 12 80 80 13 35 35 13 90 90
1 44 44 5
15 00 00
15 55 55
& &
55
100
145
190
235
280
325
370
415
460
510
555
595
635
960
995
1030
1065
"% "%&% &%
145 145
270 270
400 400
495 495
590 590
685 685
775 775
870 870
965 965 1060 1060 115 1250 1250 1350 1350 1440 1440 1530 1530 163 163 1725 1725 1820 1820 1915 1915 2010 2010 2100 2100 2190 2190
2280 2280
2370 2370
2460 2460
N/ N/&% &%
150 150
255 255
380 380
465 465
580 580
680 680
780 780
880 880
975 975 1080 1080 118 1180 0 1280 1280 1380 1380 148 1480 0 158 1580 0 168 1680 0 178 1780 0 188 1880 0 198 1980 0 208 2080 0 217 2175 5 2270 2270
2365 2365
2460 2460
2550 2550
D)-
100
160
220
275
335
390
440
490
540
590
635
680
730
775
820
865
910
955 1 00 000 1040 1080 1115
1150
1185
1220
&
60
95
130
165
200
235
270
305
335
365
395
425
455
480
505
530
555
580
665
685
705
720
"% "%&% &%
150 150
270 270
380 380
475 475
570 570
665 665
750 750
835 835
920 920 1005 1005 1090 1090 117 1175 5 1260 1260 1345 1345 1430 1430 1515 1515 1600 1600 1685 1685 1770 1770 1850 1850 1930 1930 2010 2010
2090 2090
2170 2170
2250 2250
N/ N/&% &%
160 160
260 260
355 355
435 435
520 520
605 605
690 690
775 775
860 860
950 950 1040 1040 113 1130 0 1220 1220 1310 1310 1400 1400 1490 1490 1585 1585 1670 1670 1755 1755 1840 1840 1925 1925 2010 2010 2.09 2.095 5
2180 2180
2265 2265
D) - -
1 00 00
17 0
24 0
30 0
3 60 60
42 0
47 5
53 0
5 85 85
6 40 40
69 0
74 0
79 0
8 40 40
88 5
93 0
97 5 10 102 0 106 5 1110 11 115 5 11 1195
1 23 23 5
12 70 70
13 05 05
& &
60
105
145
185
225
265
305
345
380
415
450
485
520
555
590
620
650
770
785
800
815
"% "%&% &%
160 160
280 280
405 405
500 500
605 605
710 710
810 810
905 905 1000 1000 109 1095 5 118 1185 5 1275 1275 1365 1365 145 1455 5 154 1545 5 163 1635 5 172 1725 5 181 1815 5 190 1905 5 199 1995 5 208 2085 5 2175 2175
2265 2265
2355 2355
2460 2460
N/ N/&% &%
170 170
280 280
380 380
480 480
580 580
675 675
760 760
855 855
950 950 1045 1045 114 1140 0 1235 1235 1330 1330 142 1425 5 152 1520 0 161 1615 5 1.71 1.710 0 1805 1805 190 1900 0 199 1995 5 209 2090 0 2185 2185
2280 2280
2370 2370
2460 2460
D) - -
110
17 5
24 0
30 0
3 60 60
42 0
47 5
35 3
5 95 95
6 50 50
69 5
74 5
79 5
8 45 45
89 5
94 0
99 0 10 104 0 1135 11 1175 12 20 20 1 26 26 0
1 30 30 5
13 45 45
1; 34 345
& &
65
125
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635
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"% "%&% &%
160 160
280 280
390 390
490 490
595 595
710 710
820 820
930 930 1040 1040 114 1140 0 1235 1235 1330 1330 1425 1425 151 1515 5 161 1610 0 172 1725 5 182 1825 5 193 1930 0 203 2030 0 213 2130 0 223 2230 0 2330 2330
2430 2430
2530 2530
2630 2630
N/ N/&% &%
170 170
245 245
355 355
465 465
580 580
690 690
800 800
910 910 1020 1020 113 1130 0 1225 1225 131 1315 5 1410 1410 150 1500 0 1600 1600 170 1705 5 1815 1815 192 1925 5 2025 2025 213 2130 0 224 2240 0 2340 2340
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L"'(F)+,$+ A)/ F/")
D) - -
1 20 20
18 5
26 0
34 0
4 15 15
48 5
55 5
62 0
6 95 95
7 55 55
81 5
87 5
93 5
9 95 95 105 5 1115 11 117 3 1 23 23 5 129 5 13 55 55 14 10 10 14 70 70
1 52 52 5
15 80 80
16 35 35
& &
70
125
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215
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440
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575
620
665
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1105
1150
C)%&% C)%&%+/(I + /(I, ,
"% "%&% &%
180 180
345 345
480 480
600 600
720 720
840 840
960 960 1080 1080 119 1195 5 1310 1310 143 1430 0 1550 1550 166 1665 5 1780 1780 190 1900 0 2020 2020 213 2130 0 2250 2250 237 2370 0 2470 2470 260 2605 5 2720 2720
2835 2835
2950 2950
3065 3065
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970
Teoría sobre Diseño de Subestaciones Eléctricas
Ing. Electricista Hernán Parra A)/ N/&% 190 190 F/")
315 315
435 435
550 550
670 670
780 780
900 900 1015 1015 113 1130 0 1245 1245 137 1370 0 1490 1490 161 1610 0 1730 1730 184 1845 5 1960 1960 207 2075 5 2185 2185 230 2300 0 2415 2415 250 2505 5 2640 2640
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2865 2865
Capitulo I# ISOM)TRICO ISOM)TRICO DE CARGA CARGA *.
ISOM)TRICO DE CARGAS.
+.).
,E$ERA&. as estructuras metálicas para prticos & estructuras soporte de equipos que se utili0an en una suestacin son por lo ,eneral estructuras de celos+aD vi,as dole =D postes & perfiles perfiles D tuos conduven de seccin circular o cuadrada & en al,unos casos asta de concreto centrifu,ado. El uso de cualquiera de ellas dependerá en mucoD de los criterios de los dise;adores o deido a las condiciones amientales reinantes en la localidad de la suestacinD tal como es el caso del uso de estructuras de concreto centrifu,ado en las 0onas costeras. a construccin de tales estructuras esta asada en la confi,uracin ,eométrica de la suestacin & deen estar en capacidad de soportar los esfuer0os que sore ella estarán incidiendo en forma permanente o eventual cada una de las car,as. os esfuer0os otenidos de esta manera deerán ser comparados con los esfuer0os que puedan soportar las estructuras en caso de suestaciones eistentes & en el caso de las suestaciones nuevas las estructuras deerán eceder los mismos. mismos. a respo respons nsa aiilidad idad del del dise dise;o ;o de las las estruc estructur turas as recae recae sor soree in,e in,eni nier eros os pertenecientes a las discipli disciplinas nas civilD mecánica mecánica o electromecánicaD electromecánicaD sin emar,oD en virtud de que el conocimiento de las car,as a las cuales estarán sujetos tales componentes de la suestaciones es propio del in,eniero in,eniero electricista de dise;oD ur,e la necesidad de presentar a los primeros las car,a que estarán incidiendo en las estructurasD por esta ra0n se ace necesario conocer mediante un dia,rama de l+nea los esfuer0os & las dimensiones que deerá poseer estos componentes de la Página +: de )-(
2980 2980
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Ing. Electricista Hernán Parra
suestacinD este dia,rama lleva lleva por nomre n omre Fsométrico de car,a.
+.(.
TIPOS DE #AR,AS. as car,as producidas por los equiposD conductores & los cales de ,uarda del sistema sore los prticos & estructuras soportesD son de tres tiposB
+.(. +.(.). ). #a #arg rgaa longi ongitu tudi dina nall Esta car,a es producida por la tensin mecánica mecánica lon,itudi lon,itudinal nal de de cada conductor o cale cale de ,uarda ,uarda en su tendid tendidoo aéreo en condic condicion iones es de temperat temperatura ura m+ni m+nima ma & viento máimo.
+.(. +.(.(. (. #a #arg rgaa ?ert ?ertiical cal Esta car,a es producto del peso de los conductoresD cales de ,uardaD cadenas de aisladoresD errajes & equipos sore la estructura o soporte.
+.(. +.(.. . #a #arg rgaa tran trans? s?er ersa sall Esta car,a es producto de la presin presin del viento viento sore los conductoresD conductoresD cale cale de ,uarda cadenasD cadenasD errajes errajes & equipos equipos que se trasmiten trasmiten al punto punto de sujecin sujecin en los prticos más la componente transversal de la car,a lon,itudinal lon,itudinal del conductor & cale de ,uarda en caso de que a&a deflein ori0ontal >án,ulo? en la fijacin de los mismos.
+..
IDE$TI1I#A#I*$ DE &AS #AR,AS %ERTI#A&ES. as car,as verticales que se consideran sonB
9eso 9eso de los los equ equip ipos os mon monta tados dos so sore re vi, vi,as as & colu column mnas as..
9eso 9eso de dos dos >2? person personas as de 1%% (, (, cIuD cIuD aplic aplicad adas as en en el el cent centro ro de las las vi, vi,as as
9eso de errajes Página +7 de )-(
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Ing. Electricista Hernán Parra
+./.
9eso 9eso de de cad caden enas as de amar amarre re o susp suspen ensi sin n
9eso de aisladores res so soport orte
9eso 9eso de medi edio va vano de de con condu duct ctor or
9eso 9eso de de med medio io vano vano de cal calee de de ,ua ,uard rdaa
#AR,AS &O$,IT"DI$A&ES. 5e consideran car,as lon,itudinales aquellos esfuer0os ejercidos por las arras tendidas & el cale de ,uarda sore la estructura en la direccin del eje de estosD otenidas por medio de la ecuacin de camio camio de estado. estado . as condiciones para determinar esta fuer0a sonB
#ondiciones iniciales =ensin m+nima calculada con velocidad del viento i,ual a % (mID temperatura máima !% ZC >o de la 0ona? & flecas máimas. as flecas máimas pueden considerarse de la si,uiente maneraB
3 m en caso caso de lle,ad e,adas as de l+neas neas
2 L del del vano vano en caso caso de los los condu conduct ctor ores es tend tendiido dosD sD se, se,nn C/"/ C/"/#E #E & para para vanos de asta 2%m.
3 L del del vano vano en caso caso de los los condu conduct ctor ores es tend tendiido dosD sD se, se,nn C/"/ C/"/#E #E & para para vanos entre 2%m & -% m.
' L del del vano vano en caso caso de los los condu conduct ctor ores es tend tendiido dosD sD se, se,nn C/"/ C/"/#E #E & para para vanos ma&ores de -% m.
#ondiciones Binales Página ++ de )-(
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)elocidad 12% (mID temperatura m+nima & tensin máima la cual se otendrá mediante la ecuacin de camio de estado.
+./.). +./.). Ecuaci Ecuacione oness ara ara el cálc cálculo ulo 6ec 6ecáni ánico co del conducto conductorr +./.) /.).). .).
Tensi9n si9n 6íni6a a ecuacin a utili0ar utili0ar para otener esta tensin m+nim m+nimaa será la utili0ada utili0ada para el calculo de la flecaD la ecuacin es la si,uienteB T%$ =
+./. +./.). ).(. (.
< ./$"= 2 > 9*" ?*1 +"$?,+&") 8 > F1*+3/ M/>%/
Ec. .1.
Ecua Ecuaci ci9n 9n de ca6b ca6bio io de esta estado do
? +
2
3
T#
2
> % > A > E 24 T%
2
? + A > E > α (θ # − θ %) − T%T# −
2
2
"ondeB / M 5ec 5ecci cin n del del con conduc ductor tor en mmY d
M )ano ori0on 0ontal
α
M Coeficiente de dilatacin l+neal del conductor en ZC1
E
M 7dul 7duloo de ela elasti stici cidad dad del con conduct ductor or en (,Imm (,ImmYY
Estado Inicial =i M =e =ensin nsin ori ori0on 0onta tall del del condu conductor ctor en (, (, =empera mperatu tura ra del del con conduc ductor tor en en ZC θi M =e 9i M 9eso 9eso unitar unitario io del con conduct ductor or en (,Im (,Im
Estado Binal Página )-- de )-(
2
> # > A > E 24
=0 Ec. .2
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=f M =en =ensin sin ori0onta ori0ontall del del conductor conductor a calcul calcular ar en (, =empera mperatu tura ra del del condu conduct ctor or en ZC ZC θf M =e 9f M 9eso 9eso unitar unitario io del con conduct ductor or en (,Im (,Im
+.0.
#AR,AS TRA$S%ERSA&ES. 5on las otenidas deido a la presin del viento sore los conductoresD el valor de la car,a estará en funcin de la presin que ejerce el viento sore la superficie de la estructura. a velocidad del viento a considerar será la máima máima eistente en la 0ona de uicacin de suestacinD en caso de que no se cono0ca esta informacin se podrá considerar una velocidad velocidad del viento viento i,ual a 12% (mI para efectos de los cálculosD cálculosD velocidad recomendada por C/"/#E en sus normas.
+.2.
REPRESE$TA#I*$ DE &AS #AR,AS. Esta Estass car, car,as as esta estará ránn refl refleejada jadass en un dia, dia,ra ram ma isom sométri étrico co en el pla plano correspondienteD ajo la confi,uracin similar a la indicada en la fi,ura .1.
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1igura +.).
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