Date post: | 20-Feb-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | julio-juli |
View: | 218 times |
Download: | 0 times |
of 373
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
1/373
1
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONES
yEQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
Sergio Feitoza Costa
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
2/373
2
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONESy
EQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
Sergio Feitoza Costa
1
a
Edicin
Cmara Brasileira de Jovens Escritores
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
3/373
3
Copyright Sergio Feitoza Costa
Cmara Brasileira de Jovens EscritoresRua Marqus de Muritiba, 865 sala 201Cep21910-280
Rio de JaneiroRJTel : (21) 33932163
Enero 2013
Primera Edicin
Coordenacin editorial: Glucia HelenaEditor: Georges Martins
Produccin grfica: Sergio Costa Feitoza
Revisin del autorTapa: Sergio Costa Feitoza
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
4/373
4
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONESy
EQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
Sergio Feitoza Costa
Enero 2013
Rio de Janeiro - Brasil
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
5/373
5Mensaje de Sergio Feitoza Costa
Durante mucho tiempo estaba pensando de dejar , como un "libro libre " , este textoque uso como referencia para dos cursos de formacin que he estado aplicandodesde hace muchos aos en todo el mundo . Ahora se hace y espero que este
material puede ser til para los profesionales que no participaron en los cursos , a losprofesores ya los estudiantes de ingeniera elctrica .Estoy an ministrando los cursos, pero con una frecuencia mucho ms baja debido ami participacin cada vez mayor en el diseo de nuevos laboratorios de ensayoelctricos y con el trabajo de consultora que hago para los fabricantes de equipos enel desarrollo de productos.Yo tambin estoy haciendo disponible el software SwitchgearDesign_307desarrollado por m para el diseo de aparamenta , celdas, canalizaciones y otrosequipos para subestaciones (parte 7 de este libro ) . La explicacin sobre cmoconseguir est en la primera pgina del sitio de COGNITORhttp://www.cognitor.com.br ( en Ingls , espaol y portugus).
All podr encontrar tambin "libre" , mi ltimo libro no tcnico titulado " Entre losclculos , msica y meditaciones " y un enlace a escuchar las canciones de mi terceroCD . All estn algunas de las canciones que compuse en los ltimos 6 aos. Heregistrado 30 ahora y algunas personas dicen que ellos no son malos para uningeniero. As que , si alguno de los lectores es un productor musical en busca de un
nuevo talento yo estar aqu . La divulgacin es muy bienvenida y para cualquiercomentario, por favor escribir a mi [email protected]
Con un cordial saludoSergio
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
6/373
6Experiencia previa del autor
Ingeniero de pruebas y gerente de 14 laboratorios de alta potencia, alta tensin
Presidente IEC-Internacional Electrotcnica Comisin-TC 32 - Fusibles (1990-1994) Miembro WG A3.24 CIGRE Internacional: Simulacin ....... Herramientas.
Miembro WG IEC SC 17 C / WG31: Gua para la extensin de la validez de
los ensayos de tipo de aparamenta bajo envolvente metlica
El desarrollo del software para diseo de equipos y de simulacin de pruebas
elctricas
Capacitacin para subestaciones y el diseo del equipo.
Diseo de los laboratorios de ensayos
Para contactos con Sergio Feitoza Costa
Cognitor - Consultoria , Investigacin Tecnolgica y Capacitacin Ltda
Telfono:( 055-21 ) 2465 3689 -- 3393 46009 8887 4600
E-mail: [email protected]
Sitio http://www.cognitor.com.br
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
7/373
7Artculos de Sergio enhttp://www.cognitor.com.br/es_download.htm
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
8/373
8PROGRAMA DEL CURSO DE CAPACITACIN
http://www.cognitor.com.br/Book_SE_SW_2014_ES
CONCEPTOS PARA LA ESPECIFICACION Y PROYECTO
FUNDAMENTOS DE LA UTLIZACION DE ESTUDIOS DEL SISTEMA ELECTRICO.Flujo de potencia y la definicin de las corrientes nominales.Los estudios de corto circuitos y la definicin de corrientes y duraciones
Informaciones sobre el ATP para el clculo de transitorios de tensin y corriente.
ELEVACIN DE TEMPERATURA / CALENTAMIENTOConceptos de soportabilidad de materiales para las temperaturas y reduccin devida til.Ventilacin y resistencias de contacto en aparamentas, celdas, fusibles,
transformadores y otrosPrueba de calentamiento.
FUERZAS Y TENSIONES ELECTRODINMICAS EN EL CORTO CIRCUITO.Efectos magnticos y electrodinmicos de las corrientes de corto-circuito.Calculo de las fuerzas y de las tensiones mecnicas.Valores limites en conductores y aisladores.Pruebas de corrientes soportables de corta duracin y de crista.
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
9/373
9PROGRAMA DEL CURSO DE CAPACITACIN
http://www.cognitor.com.br/Book_SE_SW_2014_ES
ARCOS INTERNOS Y LA SEGURIDAD DE PERSONAS Y INSTALACIONESArcos internos en aparamentas de baja y media tensin. (Clasificacin IAC y otras)Como hacer para controlar el arco interno y ser aprobado en los ensayos.Llegamos al lmite de la reduccin de dimensiones de equipos
LAS NORMAS TECNICAS Y SUS REQUISITOSRequisitos en IEC 62271-200 para conjuntos de aparamenta de media tensin.Requisitos en la IEC 61439 para conjuntos de aparamenta de baja tensinPlanificacin del equipo para la prueba en laboratorio para permitir el uso futuro delas normas y simulaciones para reemplazar las pruebasSeccionadores y especificaciones tcnicas de concesionarias de energa
SIMULACIONES DE PRUEBAS EN EQUIPOS ELCTRICOS Y USO DEL SOFTWAREEstado del arte en el nivel internacionalConceptos Y simulacin de pruebas de corriente admisible de corta duracin ycrestaConceptos para simulacin de ensayos de calentamientoConceptos Y simulacin de pruebas de arco internoEstudios de caso con el software y validacin de resultados
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
10/373
10PROGRAMA DEL CURSO DE CAPACITACIN
http://www.cognitor.com.br/Book_SE_SW_2014_ES
OTROS PUNTOS DE INTERESE
Explosiones y incendios en transformadores y como evitar
Arcos de potencia en cadenas de aisladores;
Detalles de especificaciones tcnicas para la compra de equipos de subestacionespreparadas por empresas concesionarias de energa (seccionadores, interruptores,para rayos, transformadores, celdas de media tensin, fusibles, transformadores decorriente,) .
Errores mas comunes en las especificaciones tcnicas y como evitarlos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
11/373
11
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONESy
EQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
(enfoque en tcnicas de diseo, especificacin, pruebas y simulaciones)
MODULO 1:
LOS ESTUDIOS QUE SON LABASE DE LAS ESPECIFICACIONES
DE CORIENTES Y TENSIONES
por Sergio Feitoza Costa www.cognitor.com.br
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
12/373
12
ALGUNOS TRMINOS,
DEFINICIONESY
CONCEPTOS BSICOS
13
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
13/373
13
LOS VALORES DE CORRIENTES Y TENSIONES
Para transmitir la potencia (voltaje x corriente) de los generadores alas cargas con las mnimas prdidas en el sistema de transmisin
14
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
14/373
14
NOMENCLATURA
15
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
15/373
15
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
16/373
16
RL= 1 ohm
XF= 1 ohm
G
I = U / Z =
1,414 V / 1,414 ohm = 1 A
U rms
1,414 V
RF~o
XL ~ 0
T D
17
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
17/373
17
RL= 1 ohm
XF= 1 ohm
G
I = U / Z =
1,414 V / 1,414 ohm = 1 A
U rms
1,414 V
RF~o
XL ~ 0
T D
RL= 1 ohm
XF= 1 ohm
G
1 A
U rms
2,23 V
RF~o
XL ~ 1 ohm
T D
18
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
18/373
18
V = 145 kV > V n = 83,7 kV
I SC= 25 kArms
P SC = 1, 732 x 145 kV x 25 kA = 6280 MVA
V
V n
X F < < X L R F < < R L
19
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
19/373
19
IEC 60909TIPOS DE CORTO CIRCUITO
20
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
20/373
Establecimiento de circuito CA y el ngulo
21
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
21/373
Normas IEC: corriente eficaz simtrica (ICA) y la primera cresta por
ejemplo, "Seccionador 40 kAef de 1 s con 100 KAcr ( corresponde a uncierto valor de X / R )
ANSI: "valor eficaz asimtrico" = raz cuadrada (I2CA+ I2
CC)
Menor ICCes mejor en el establecimiento y la interrupcin de circuitos.Circuito ms resistivo = menor ICC
Componente de corriente alternaICA
Componente de corriente continua ICCCorriente total es la suma
CIERRE DE UN CIRCUITO CA Y ASIMETRA DE LA CORRIENTE
22
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
22/373
22
Cerca de los generadores
Lejos de los generadores
CIERRE DE UN CIRCUITO CA Y ASIMETRA DE LA CORRIENTE
23
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
23/373
Tipo de generador Turbo Polos salientes
Con / sin amortiguacin
Reactancia sub transitoria 922 12303) 20403)
x"
Reactancia transitoria 14354)
2045 2040x"d
Reactancia sncrona 140300 80180 80180
x"d
Reactancias de maquinas sncronas (%)
24
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
24/373
Valores tpicos de la impdancia de corto circuito (%) paravalores de tension primaria kV
KV 5..20 30 60 110 220 400
ukin %3.5..8 6..9 7..10 9..12 10;;14 10..16
Impedancias de transformadores
25
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
25/373
Interrupcin de lacorriente
Caracterstica en fro delinterruptor por encima de
la TRT
Inclinacin (frecuencia) y picomayor es peor TRV depende
deR, L y C de la
rede
Tensin dearco Corriente
Momento de interrupcin
Tensinsistema
Vfuente
V arco
Corriente
26
Tensin transitoria de restablecimiento (TTR)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
26/373
Corriente simtrica: componente de alta frecuencia +valor mximo de la tensin del sistema
Asimtrica:suma con valor mas bajo
Tensin transitoria de restablecimiento (TTR)
Em
- amplitud
- frecuencia de la red
factor amortiguamiento
- R
2L/C
o= 1
LC
27
Interrupcin de corriente pequea
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
27/373
Interrupcin de corriente pequea
Interrupcin de corriente alta
Vsource
Corriente
V arco
28
I t i d i t
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
28/373
Interrupcin de corriente pequea
29
Representacin de la TRT a 2 parmetros
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
29/373
Tenso
Nominal
Tipo da
interrupo
Fator de
primeiro
polo
Fator de
ampli
tude
Valor de
pico da
TRT
Tempo Tempo
de
retardo
Tenso Tempo TCTRb
**
Ur kpp kaf uc t3 td u' t' uc/ t3(kV) (p.u.) (p.u.) (kV) (s) (s) (kV) (s) (kV/s)4,76 c Falta terminal 1,5 1,4 8,2 51 8 2,7 24 0,16
Discordncia defases
2,5 1,25 12,1 101 15 4,0 48 0,12
72,5 a Falta terminal 1,5 1,4 124 165 8 41 63 0,75Falta quilomtrica 1 1,4 83 166 8 28 64 0,50
Discordncia defases
2,5 1,25 185 336 50 62 163 0,55
Representacin de la TRT a 2 parmetros
tiempo
tensin
30
Representacin da la TRT a 4 parmetros
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
30/373
Representacin da la TRT a 4 parmetros
tiempo
tensin
TensoNominal
Tipo dainterrupo
Fatorde
primeiro
polo
Fatordeamplitude
Primeiratensodereferncia
Tempo
Valorde
picodaTRT
Tempo
Tempo deretardo
Tenso
Tempo
TCTRb
Ur kpp kaf u1 t1 uc t2 td u' t' u1/ t1(kV) (p.u.) (p.u.) (kV) (s) (kV) (s) (s) (kV) (s) (kV/
s)
245Falta terminal 1,3 1,4 260 130 364 390 2 130 67 2
Falta quilom
trica
1,0 1,4 200 100 280 300 2 100 52 2
Discordn
cia de fases
2 1,25 400 260 500 780 49 200 179 1,54
31
FACTOR DE PRIMERO POLO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
31/373
FACTOR DE PRIMERO POLO
Voltages in the 1st pole to clear are1,4 to 1,6 times the normal phaseto ground voltage
Tensin en primero polo:~ 1,4 -1,6 veces la tensinfasetierra.
32
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
32/373
FUNDAMENTOS DE LA UTLIZACION DE
ESTUDIOS DEL SISTEMA ELECTRICO.
Flujo de potencia y la definicin de las corrientesnominales.
Los estudios de corto circuitos y la definicin decorrientes y duraciones
Informaciones sobre el programa ATP para el clculo detransitorios de tensin y corriente.
33
FLUJO DE CARGA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
33/373
FLUJO DE CARGA Para la operacin econmica del sistema y para planificar la expansin de generacin
y transmisin En la operacin: el despacho de los generadores, el uso de dispositivos para el
control de tensin y el intercambio entre sistemas vecinos.
La informacin obtenida: la carga de las lneas, generadores, transformadores y equipos de
compensacin; las prdidas de transmisin
los mdulos de tensin y ngulos de fase de las tensiones en las barras. potencias activa y reactiva en las lneas
http://www.powerworld.com
34
FLUJO DE CARGA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
34/373
Potencia activa
Potencia reactiva
Angulode fase
Lnea
FLUJO DE CARGA
35
Subestacin nueva
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
35/373
elegido 1250 A
elegido1600 A
1250 A es posible ?
Subestacin nueva
Subestacin 1 Subestacin 2
622 A 622 A
622 A 622 A
1244 A 622 A
622 A
640 A 1280 A
640 A
Situacin normal Emergencia 1 Emergencia 2
36Ejemplo con montaje Interruptor y medio
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
36/373
37
ESTUDIOS DE CORTOS-CIRCUITOS
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
37/373
Circuito Corrientecalculada
(kA eff)
Eligido
(kA eff)
LT1 32 40,0
LT2 30 31,5
LT3 28 31,5
M1 35 40,0
M2 27 31,5M3 38 40,0
ESTUDIOS DE CORTOS CIRCUITOS
ESPECIFICAR CORRIENTES SOPORTABLES DE CORTA DURACINY DE CRESTA Y LA CAPACIDAD DE INTERRUPCIN
Determinar X / R de los circuitos (y L / R componente CC);Calcular corrientes, duraciones y su pico ms alto ( capacidad deestablecimiento) .Adaptar a los valores de normas tcnicas
Para interruptores, calcular el valor de la componente continua en el momentode la separacin de los contactos.
38
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
38/373
Informacin sobre el programa libre
ATP / ATPDRAW
( Alternative Transient Program )
El software libre se origin de la EMTP para el
clculo de tensiones y corrientes transitorias.
Excelente herramienta para el uso diario.
39
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
39/373
40
APERTURA DE UN REACTOR
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
40/373
41INTERRUPCIN DE CORTO-CIRCUITO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
41/373
42INTERRUPCIN DE CORTO-CIRCUITO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
42/373
43
INTERRUPCIN DE CORTO-CIRCUITO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
43/373
Lnea corta
44
CAPACITORES EN OPOSICIN
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
44/373
45
1 RLC t if i
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
45/373
cap_1_RLC_trifasico
46
8 d
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
46/373
exa_8.adp
47
ALGUNOS LIBROS DE REFERENCIA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
47/373
http://www.4shared.com/office/ErozeZWB/20269998-5068033-ABB-Switch-Ge.html
Transients in Power SystemsLou Van de SluisJohn Wiley & Sons Ltd ISBN 0471486 396
Presentado por Sergio Feitoza Costawww.cognitor.com.br
48
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
48/373
FINAL DEL MDULO 1
Presentado por Sergio Feitoza Costa
www.cognitor.com.br
Texto de referencia para los cursos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
49/373
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONES
y
EQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
(enfoque en tcnicas de diseo, especificacin, pruebas y simulaciones)
MODULO 2:
Coordinacin delaislamiento y
sobre tensionespor Sergio Feitoza Costa www.cognitor.com.br
50
Efecto de las corrientes y voltajes
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
50/373
Menor o igual a los valores
permanentes nominales
Elevacin Temperatura moderada+ Envejecimiento (fcil estimar)
Efectos electrodinmicos: fuerzas(toneladas) y esfuerzos mecnicos en
aisladores y barras
Sobre corrientes de larga duracin(como 1,5 EN x 120 segundos)
Envejecimiento "normal"
(Como 20 o 30 aos)
Dao inmediato o envejecimientodel aislamiento.
Cmo estimar el envejecimiento?
Temperaturas altas como 180 Cpara cobre recocido, empeos,
I 2t ~ V2t ?
Sobretensiones
larga duracin
corta duracin (micro- segundos)
Sobre corrientes de corta duracin(como 20,0 IN x 1s)
CLASIFICACIN SOBRETENSIONES
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
51/373
Atmosfricas
Maniobraconexin y desconexin de los elementos, lainiciacin o interrupcin de fallas
Temporal: en la frecuencia de alimentacin o armnicos -sostenidas o mal amortiguado
Corta duracin amortiguado
Maniobra
Sobretensiones atmosfricas
Temporales
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
52/373
16600 s
100 s
2000 s
16600 s
60 Hz
Atmosfricas
Maniobra
TENSION DE FRECUENCIA NOMINAL + IMPULSO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
53/373
REAL X LABORATORIO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
54/373
Maniobra
Atmosfrico
55
Frecuencias de transitorios
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
55/373
Frecuencia depende de L y C, que depende de lageometra y distancias
Transformers connection 1 kHz
Resonancia 1 kHz
Energizacin de lneas 20 KHz
Tensin transitoria derestablecimiento (TTR)cortos en
la lnea
20 KHz
TTR en lneas cortas 100 KHz
Sobretensiones atmosfricas 3000 KHz
Maniobra de seccionadores en GIS 50.000 KHz
Impacto directo sobre el cable de fase: : U = (I / 2) x Z
Propagacin de impulsos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
56/373
Impacto directo sobre el cable de fase: : U = (I / 2) x Z
Impulso sobre el cable para-rayos: "back-flashover.
transformador: Z2 infinito
Cambio de medio de propagacin
Z = sqrt( L/C)
v = 1 / sqrt( L*C)
Atenuacin
SOBRETENSIONES TEMPORALES: FRECUENCIA INDUSTRIAL O
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
57/373
Causas
Sbita prdida de carga Faltas a la tierra desbalanceadas Hierro-resonancia Desconexin de cargas inductivas
Conexin de cargas capacitivas
Magnitud< 1,5 P.U.
Duracin:pocos ciclos hasta segundos, dependiendo del tipode sistema de control de la tensin (ms an si laintervencin es manual)
ARMNICOS. SOSTENIDAS O POCO O AMORTECIDAS
SBITA PRDIDA DE CARGA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
58/373
V2
Lnea que conduce gran parte de la energa de el
generador de energa es abierta.Generadores aceleran y la tensin crece
Influencias: la longitud de la lnea, la potencia de
cortocircuito y la generacin de reactivos
Ms ramificaciones = menos sobretensiones.
1,2,3 - Emisor
1, 3 - Receptor
1-1 - Sin compensacin
3/ 3' - 50% compensacin capacitiva serie / 50%
capacitiva serie + 70% de inductiva en derivacin
FALTAS A LA TIERRA DESBALANCEADAS
Defecto fase-tierra en una fase
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
59/373
Defecto fase tierra en una fase
provoca una elevacin de la tensin
fase-tierra en las fases buenas
Para sistemas aislados la tensin
fase-tierra en las fases buenas puedesuperar la tensin fase - fase
Para los sistemas con tierra slida
la tensin aumenta, pero se queda
abajo de la tensin fase - faseTensin fase-tierra durante eldefecto / tensin fase - fase
60
INTERRUPCIN DE CORRIENTES INDUCTIVAS
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
60/373
Im: 0,5 a 5% de In
Pequeas corrientes inductivasCorrientes de corto-circuito
INTERRUPCIN DE CORRIENTES CAPACITIVAS
-TTR crecel t t
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
61/373
Interrupcin de la corriente
Punto ATensinde la fuente
Punto B - tensinen el capacitor Visto por el
interruptor
= Va - Vb
lentamente peroV = 2 pu puedecausarreencendido delarco si no haysuficiente
separacin de loscontactos.--Si hay un nueva
interrupcinpuede se tener 4pu, y assucesivamente
hasta la falla delinterruptor
Lneas en vacoCapacitores en oposicin
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
62/373
Re ignicin
INTERRUPCIN DE CORTOS EN LNEAS CORTAS( short line fault )
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
63/373
( short line fault )
CIERRE DE TRANSFORMADOR O REACTOR EN VACO
( CORRIENTES DE INRUSH )
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
64/373
Pueden alcanzar a 4 x In
Dependen del momento de cierre y
de el flujo antes de la desconexin
( )
CORRIENTES CAPACITIVAS DE INRUSH
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
65/373
MANIOBRA DE LNEAS EN VACO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
66/373
CONTROL DE SOBRETENSIONES .
Resistores de Pre insercin:
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
67/373
Capacitores en terminales de interruptores: reducir tasa de crecimiento de
TTR.
Cables descargadores y tallos de proteccin: evitar el impacto directo
en el cierre o en el religamento de lneas (reduce asimetra de lacorriente debido a reducir L/R)
en la apertura: reduce la TTR
sobretensin es funcin de la resistencia y de el tiempo en que sequeda en el circuito.
Aplicacin: el cierre de lneas Precio de interruptor 20 a 30% mayor (evaluacin de beneficio /
costo)
Descargadores de sobretensin : evitar sobretensiones por encima deaquellas para las cuales el equipo fue diseado.
Cierre de lneas en vaco
SINCRONIZADORES: reduccin de sobre corrientes y desobretensiones por controle de el ngulo de cierre en la tensin.
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
68/373
Cierre de lneas en vaco.
Cierre de bancos de capacitores Evitar corrientes de "inrush" en
transformadores
Apertura de capacitores
69
Reduccin de la primera crestaCierre de capacitores
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
69/373
Reduccin de la primera crestade la corriente asimtrica
CORRIENTES DE INRUSH EN TRANSFORMADORES(cerrar circuito en el momento adecuado del flujo residual)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
70/373
-15
-10
-5
0
5
10
15
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
t
t
Tiempo
Con controle Sin controle
Amperes
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
71/373
4 ms0 msCierre de de lneas en vaco
Cierre de capacitores
72
AISLAMIENTO ( IEC 60071)AUTO - RECUPERANTE:
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
72/373
AUTO RECUPERANTE:
despus de un breve periodo de tiempo, se recupera por completosus propiedades aislantes despus de una descarga disruptiva
durante la prueba
Las distancias entre las barras de distribucin en fases vecinos
Parte exterior de las columnas de aisladores
NO AUTO - RECUPERANTE:
pierde sus propiedades aislantes, o no se recupera por completo,
despus de una descarga disruptivaPapel impregnado con aceite en transformadores
DISTANCIAS (CreepageDistance) (KV / mm)
Basadas en la mxima tensin de operacin, la contaminacin, la
humedad y la densidad del aire
73
AISLAMIENTO ( IEC 60071)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
73/373
TENSIN SOPORTABLE
valor de la tensin de prueba que debe aplicarse en una prueba de tensinsoportable, durante el cual se tolera un nmero especificado de descargasdisruptivas. La soportabilidad a la tensin se designa como:
TENSIN SOPORTABLE CONVENCIONAL ,
cuando el nmero de descargas disruptivas tolerado es cero. Se trata de unaprobabilidad soportar Pw = 100%;
TENSIN SOPORTABLE ESTADSTICA
cuando el nmero de descargas disruptivas tolerado se relaciona con una
probabilidad especificada de soportar. En este estndar, la probabilidadespecificada es Pw = 90%. 15 impulsos (10%=1,5 >> 2 descargas mximo)
Para aislamiento no-auto-recuperante se especifica tensin soportableconvencional y para el aislamiento para auto-recuperante se especifica tensin
soportable estadstica
Determinacin de la magnitud y duracin de sobretensiones (simulaciones
COORDINACIN DE AISLAMIENTO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
74/373
Determinacin de la magnitud y duracin de sobretensiones(simulacionescon programas del tipo ATP y similares, TNA, ...)
Seleccin de los niveles de aislamiento
Para aislamiento non-auto-recuperante se especifica tensin soportableconvencional para el aislamiento para auto-recuperante se especifica tensin soportableestadstica
Ensayos dielctricos
Frecuencia industrial: sobretensiones temporalesImpulso atmosfrico: 1,2 x 50 sImpulso de maniobra: 250 x 2500 s
Dispositivos de proteccinpara reducir las sobretensiones locales a uncierto nivel.
75DISTANCIAS DE SEGUIRIDAD Y DISTANCIAS MINIMASCLEARANCES ( IEC 61936)
Distancias dielctricas
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
75/373
Distancias dielctricas
Distancias en incendios y explosiones (en aceite) Distancias en los arcos internos
76
DISTANCIAS MINIMAS CLEARANCES ( IEC 61936)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
76/373
En lugares de alto nivel de seguridad utilizar valores ms
elevados de las tablas
Para 1 KV < Um 245 kV las opciones de valores se basan en el
impulso de maniobra
77
Relacin con sobretensiones temporales Relacin con impulsos
Distancias mnimas en el aire (1 KV
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
77/373
Valores en pruebas En equipos puede ser menor
78
DISTANCIAS MNIMAS EN EL AIRE (> 245 KV) - SLO UNAS LNEAS DE LA TABLA)
IEC 61936 - Instalaciones elctricas de tensin nominal superior a1kV en corriente alterna. Parte: 1: Reglas comunes.
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
78/373
Tensinnominal
TensinMx.
Imp.atmosfrico
Impulsomaniobra
ImpulsoManiobra
MnimaDistancia
F-T
MnimaDistancia
F-F
79IEC 61936 - Instalaciones elctricas de tensin nominal superior a1kV en corriente alterna. Parte: 1: Reglas comunes.
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
79/373
Factores de correccin en la tabla (aislamiento)
Max. Altitude (m) Factores de correccin
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
80/373
1 000 1,00
1 500 1,06
2 000 1,13
2 500 1,20
3 000 1,28
Max. Altitude (m) Factores de correccinpara corriente nomnale
Factores de correccinpara elevacin de
temperatura
1 000 1,00 1,00
1 500 0.99 0.98
3 000 0.96 0.92
Presentado por Sergio Feitoza Costa www.cognitor.com.br
Factores de correccin en la tabla (elevacin de temperatura)
81
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
81/373
FINAL DEL MDULO 2
Presentado por Sergio Feitoza Costa
www.cognitor.com.br
82
Voltaje de ruptura para iniciar una descarga o arco elctrico,entre dos electrodos en un gas X la presin y la longitud del
Ley ecuacin de Paschen
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
82/373
huecoV = voltaje de ruptura
Volts,P = presin Atm o Bar,d = distancia en metros.
A & B depender de lacomposicin del gas.
Para el aire a la presin
atmosfrica estndar de101 kPa,A = 4.36107 V /
(atmm)B = 12.8
http://www.hst.tu-darmstadt.de/uploads/media/hvt2_v_09b_01.pdf
83
Cdigo IP - Proteccin del ingreso
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
83/373
84
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONES
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
84/373
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONES
y
EQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
(enfoque en tcnicas de diseo, especificacin, pruebas y simulaciones)
MODULO 3:
CORTOS CIRCUITOS,AMPACIDADES,
SOBRECARGA
Y CONTACTOS ELCTRICOS
por Sergio Feitoza Costa www.cognitor.com.br
85Efecto de las corrientes y voltajes
Menor o igual a los valoresEnvejecimiento "normal"
(C 20 30 )
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
85/373
gpermanentes nominales
Elevacin Temperaturamoderada+ Envejecimiento (fcil estimar)
Efectos electrodinmicos: fuerzas(toneladas) y esfuerzos mecnicos
en aisladores y barras
Sobre corrientes de larga duracin(como 1,5 EN x 120 segundos)
(Como 20 o 30 aos)
Dao inmediato o envejecimientodel aislamiento.
Cmo estimar el envejecimiento?
Temperaturas altas como 180 C
para cobre recocido, empeos,
I 2t ~ V2t ?
Sobretensiones
larga duracin
corta duracin (micro- segundos)
Sobre corrientes de corta duracin(como 20,0 IN x 1s)
86
Conceptos de soportabilidad de materiales para lastemperaturas y reduccin de vida til.
Ventilacin y resistencias de contacto en aparamentas,celdas, fusibles, transformadores y otros
ELEVACIN DETEMPERATURA /CALENTAMIENTO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
86/373
celdas, fusibles, transformadores y otros
Prueba de calentamiento.
CALENTAMIENTO
FUERZAS Y TENSIONES
ELECTRODINMICAS EN ELCORTO CIRCUITO.
PROCESOS DE INTERUPCION YARCOS DE POTENCIA
Efectos magnticos y electrodinmicos de lascorrientes de corto-circuito.
Calculo de las fuerzas y de las tensiones mecnicas.
Valores limites en conductores y aisladores.
Pruebas de corrientes soportables de cortaduracin y de crista.
Tecnologas: aceite, aire comprimido, SF6,vaco
Efectos de los arcos en las personas einstalaciones
Explosiones e incendios entransformadores de potencia
87
BREVE EXPLICACIN SOBRE EL SOFTWARE
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
87/373
BREVE EXPLICACIN SOBRE EL SOFTWARE
Pantalla de datos de entrada y la geometra
Pantalla para la presentacin de los resultados
DETALLES COMPLETOS SE PRESENTANEN EL MDULO 7.
PARA DEMOSTRAR LOS CONCEPTOS DE CLCULO Y DISEO
88PANTALLA INICIALTipo de pruebaProyecto
seleccionado
Informacin delproyectoseleccionado(lnea azul en ellado izquierdo)
Haga clic para ver lageometra del tipo deproyecto(tipo de equipo)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
88/373
Tipo de equipo que se desea simular (LVSW 1 & 2 = aparamenta de baja tensin,MVSW1 - Media Tensin - Duct_1 = Embarrado SWITCH - aislador)
DATOS DEENTRADAclic paracambiarHaga clic enResultadospara hacer
los clculos yver losresultados
Haga clic enel botn
Nuevo paracrear unnuevoproyectoigual a la quese selecciona(slo elnombre esdiferente)
89DATOS DE ENTRADA DUCTO DE BARRAS DUCT_1
La corriente aplicada
El nmero asignado a cada conductor (# 1 a # 7)para ver los resultados
Nmero de subdivisiones en los conductores #3hasta 5 y la distancia entre apoyos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
89/373
Conductores # 1 al 7
formado por 3 barraspor fase 150x10 mm
Geometra ydimensiones(mm)
La corriente aplicada
en el ensayo deaumento de latemperatura (A)
Conductor en posicinhorizontal o vertical
Material: cobre,aluminio
Resistencia de loscontactos ()
Conductores #2,4 e 6
Recubrimiento delconductor
desnudo,, pintado
Tensin nominal (V)Material de la cajaFluido (aire, SF6, aceite ...)frecuenciaCorriente de cortocircuito(kA), la duracin (s) y elfactor de cresta
rea de aberturas deventilacin (IEC 60890)
90
La lnea superior: conductores de # 1 hasta # 6,en este ejemplo 2 x 127 x 10 mm por faseLa segunda lnea : conductores # 7, en este
El nmero asignado acada conductor (# 1 a #7) para ver los resultados
Nmero de subdivisiones enel conductor #7 y la distanciaentre apoyos
DATOS DE ENTRADA APARAMENTA BAJA TENSIN LVSW_1
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
90/373
ejemplo 2 x 127 x 10 mm por faseGeometra ydimensiones (mm)
Conductor en posicinhorizontal o vertical
Recubrimiento delconductor
desnudo,, pintado
Material: cobre,aluminio
La corriente aplicada enel ensayo decalentamiento (A)
Tensin nominal (V)Material de la cajaFluido (aire, SF6, aceite ...)frecuencia
Corriente de cortocircuito (kA), laduracin (s) y el factor de cresta
rea de aberturas deventilacin (IEC 60890)
Resistencia de los contactos()
Conductores #2, 3 y 4
91
INPUT DATA LOW VOLTAGE SWITCHGEAR LVSW_2
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
91/373
92DATOS DE ENTRADA TABLEROS DE MEDIA TENSIN MVSW_1
La lnea superior: conductores de # 1 hasta # 6,en este ejemplo 2 x 63,5 x 10 mm por fase
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
92/373
Resistenciapor fase delinterruptor
representadopelos
conductores# 4,5 y 6()
La segunda lnea : conductores # 7, en este ejemplo 1x 100 x 10 mm
93
La lnea superior: conductores de # 1 hasta # 3,en este ejemplo 1 x 40 x 12 mm por faseLa segunda lnea : conductores#4 hasta # 7, en este ejemplo 2x 50x 6 mm
DATOS DE ENTRADA SECCIONADORES SWITCH_1
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
93/373
Seleccione la
lamina que secalcular y el tipode arreglo para la
lamina principal
Resistencia de loscontactos ()
Conductor #5
94
RESULTADOS CALENTAMIENTO
Ducto de barras caso validado BusWay_3x150x10_CU_R_67131 )
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
94/373
95RESULTADOS CALENTAMIENTODucto de barras caso validado BusWay_3x150x10_CU_R_67131 )
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
95/373
El aumento de temperatura (K) por encima de la temperatura delaire externo en diferentes puntos
96
RESULTADOS - CORRIENTES DE CORTA DURACIONESFUERZOS ELECTRODINAMICOS
Ducto de barras caso validado BusWay_3x60x10_Al_IEC865_2
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
96/373
97RESULTADOS - CORRIENTES DE CORTA DURACIONESFUERZOS ELECTRODINAMICOS
Ducto de barras caso validado BusWay_3x60x10_Al_IEC865_2
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
97/373
Esfuerzos mecnicos a lo largo de los conductores (N/mm2) si el bar estabaen la posicin de "VERTICAL" (superior) u horizontal (inferior)
Fuerzas (N) en los aisladores situados en el extremode cada conductor en las 3 direccionesX (rojo), Y (verde) y Z ( azul)
El nmero asignado a conductores (# 1 a # 7) en la "geometra"
Distribucin defuerzas (N/m)
Aspecto trmico (rea de la seccin transversal mnima)
98RESULTADOS - SOBREPRESION DEL ARCO INTERNO
Tableros de media tensin caso validado MP1_CB31IArc_valid_ROZV050U
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
98/373
Tensin del arco
Sobrepresin por la duracin
Corriente del arco
Los indicadores
99
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
99/373
100
Elevaciones de temperatura,
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
100/373
Compatibilidad de los materiales, sobrecarga, elenvejecimiento y la prdida de la vida.
Simulaciones de pruebas de la elevacin de
temperatura.
procesos, evaluacin y clculos.
101PRUEBA DE CALENTAMIENTO EN LABORATORIO(TEMPERATURE RISE TEST)
Montaje del equipo como en el uso normal
Sitio sin corrientes de aire
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
101/373
Aplique la corriente nominal permanente
Espere a que la estabilizacin de temperaturas (horas)
Medir la elevacin de temperatura de los puntos relevantes que se
especifica en la norma (por encima de la temperatura del aire externo)
Compare los valores medidos con los lmites establecidos en la norma
Conociendo el aumento durante la prueba podemos saber cul sera la
temperatura si la temperatura del aire exterior era, por ejemplo, 40 C.
Dado que la norma no especifica bien el que debe ser identificado, la mayorade los informes de pruebas emitidos por laboratorios son pobres desde elpunto de vista de las fotos y dibujos no permiten una comparacin fiable entreel equipo que fue probada y el equipo que se comercializa.
102
DOCUMENTOS SOBRE EL TEMA ESCRITOS POR SERGIO
PRUEBA DE CALENTAMIENTO EN LABORATORIO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
102/373
VALIDATION OF TEST REPORTS ISSUED BY RECOGNIZED TESTINGLABORATORIEShttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdf
A "GUIDE" FOR THE USE OF CALCULATIONS AND SIMULATION OFLABORATORY TESTS FOR INCREASING THE COMPETITIVENESS OF THEELECTRIC INDUSTRYhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdf
VALIDATION OF SIMULATIONS OF ELECTRODYNAMICAL FORCES,TEMPERATURE-RISE AND INTERNAL ARC TESTS IN SWITCHGEAR (and
main parts of a code to do them)http://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfCIGRE Technical Seminar "Modeling and Testing of T&D Switchgear" March 24,2010 BrisbaneAustralia
SWITCHGEAR , BUSBAR SYSTEMS and ITS BUILT-IN COMPONENTS:SOMETHING IS MISSING IN IEC and IEEE STANDARDS
Published in Energy Pulse weekly, September, 28 , 2010http://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338
103
Material do contatco Elevacin Temperatura
Evite a aceptar los informes de ensayo que no informan si el equipo pas o no pas laprueba. Puede ser difcil saber se fue aprobado
LMITES DE LA SUBIDA DE LA TEMPERATURA
http://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.energypulse.net/centers/article/article_display.cfm?a_id=2338http://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Switchgear_Busbar_Standards_Review_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Validation_Simulations_English.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/Article_Competitivity_Eng_04102011.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdfhttp://www.cognitor.com.br/ValidatingReports_Eng.pdf7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
103/373
Parte ymedio dende sera utilizado de temperaturamx. (K) amb 20C mx. (C)ambiente40C Comentarios
CONTACTO
DE
MUELLE
Cobrey aleaciones, no revestido -en aire
- en SF6- en aceite
35
50
40
Estaado , en aire, SF6 oaceite 50
Plateado o niquelado - en aire- enaceite
65
50
Para contactores en aceite 105 Deteriora el aceite
CONTATO
ATORNILLADO
Cobre, aluminio e sus aleacionesno revestido en aireno revestido enSF6
50
65
Estaado, enaire oSF6 105 "creep" estao
Plateado o niquelado en aire o SF6 75
Plateado o niquelado en aceite 100 Deteriora el aceite
Para contactores en aceite 105 Deteriora el aceite
PARTES enMETAL
Em contacto co aislamiento clase
Y / A / E
B / F / H
90 / 105 / 120
130 / 155 / 180
Envejecimiento del
aislamiento
Actuando como muellesem posicin de sueldas
caso a caso
100
Deformacin perm.
Ruptura
SUPER-FCIES
Pueden ser tocadas (metal/no met.)Accesible pero no tocada
70 / 80
80 / 90
Quemaduras
104
Resistencias de contacto principales (y no slo la resistencia
PARMETROS QUE AFECTAN LOS RESULTADOSDE LA PRUEBA DE CALENTAMIENTO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
104/373
total por fase)
Tipo y el rea de las aberturas de ventilacin
Seccin transversal y posicin geomtrica de las barras
(vertical, horizontal)
Materiales de las barras colectoras y su recubrimiento
Las aperturas de aire entre los compartimentos
Dispositivos de alivio de presin
Las normas tcnicas no se ocupan de la relacin entre la prueba deelevacin de la temperatura y la prueba de arco interno (deban hacerlo)
105CONTACTO ELCTRICO: la principal fuente de efecto Joule
Temperaturas mayores = ms oxidacin = ms envejecimiento
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
105/373
Distribucin de temperaturas en un contacto dentro de una caja cerrada
106
Por qu las normas deben solicitar la medida de la resistencia decontacto principal y no slo la resistencia total por fase
Resistencia total por fase (interruptor + conexiones + conductores) = 72
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
106/373
Aprobado
Resistencia del interruptor = 18
107
Por qu las normas deben solicitar la medida de la resistencia decontacto principal y no slo la resistencia total por fase
Resistencia total por fase (interruptor + conexiones + conductores) = 72
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
107/373
Resistencia del interruptor = 30
No aprobado
108
.0625.0
FHk
Contacto virtual = pequeoscontactos con radio medioa
rea virtual = . . a2
Resistenciade un contacto
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
108/373
. FHnn k
(105.2 5SIxnk
H
Fa
...
F = fuerza de contacto H = la dureza del material
=coeficiente de rugosidad~ 0.3 hasta 0.6
rea aparente = H x B
= 4
a
corriente
109
2
0
2
Rc
Clculo de la resistencia de un contacto
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
109/373
2....2 aac
0 = resistividad superficial(funcin del espesor)
Resistencia de constriccin(concentracin de lneas de corriente) Resistencia debido a la capa de
xido
= resistividad del materiala= radio virtual del contacto= numero virtual de contactos
2
0
2
Rc
Fuerza=100 N
Clculo de la resistencia de un contacto
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
110/373
....2 aa
mx
x
a 6
8 1085
)105.5).(45.0.(.18
100
= 1.78 x 10-8.m0= 5 x 10-12.m2
Rc = 6 + 12 = 18
111
Rc= K1 * F-0.6 + K2 * 0 * F
-1
Clculo de la resistencia de un contacto
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
111/373
Rc= 88 *10-6
* 100-0.6
+ 225 *106
* 5 *10-12
* 100-1
Rc= ( 5,55 + 11,2 ) * 10-6= 16,7
Plateado cobre plateado Fuerza = 100 N oxidado
0 valores tpicos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
112/373
IEC 60943
113
ELEVACIN DE TEMPERATURA TSSOBRE LA TEMPERATURA AMBIENTE TE
(si non est cerca de resistencias de contacto)
Efecto Joule La luz del Sol Corrientes parasitas
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
113/373
Corrientes parasitasWeddy= K1* B
2* 2* e 2* * volume enclosure
K1= adjustment B = magnetic field = 2**f
e = plate thickness = plate resistivity
+ Wedy
Efecto Joule La luz del Sol
Pierdas por irradiacin Pierdas por conveccinrea lateral
Corrientes parasitas
114
Estas tablas no son suficientes para el diseo,porque no consideran resistencias de contacto
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
114/373
115
Tablas de barras (sin resistencias de contacto vecinas)X
El uso real con conexiones, vecinas
Corriente reaventilacin Wattsadicionales
Volumenbox
Barrasmm
Elevacintemperatura
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
115/373
(caso teste 1 x 100 x 10 mm Switchgear BT )
Amperesventilacin
cm2Wattsadicionales box
m3mm temperatura
K
1490 200 - 0,8 x 0,8
x 2,3
1 x 100 x 10
(desnuda) 291490 200 - 0,8 x 0,8
x 2,31 x 100 x 10
(pintado) 241490 - - 0,8 x 0,8
x 2,31 x 100 x 10(desnuda) 34
1490 - 1000 0,8 x 0,8x 2,3
1 x 100 x 10(desnuda) 64
1490 - Contacto45
(100W)
0,8 x 0,8x 2,3
1 x 100 x 10(desnuda) 54
116
EFECTO DE LOS PARMETROS QUE INFLUYEN EN LOS RESULTADOSDE LA PRUEBA DE CALENTAMIENTO
Sin aberturas de ventilacin
Con aberturas de ventilacin y con / sin ventilacin forzada
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
116/373
Con aberturas de ventilacin y con / sin ventilacin forzada Cambio del rea de ventilacin Conductor pintado o desnudo Conductor dispuesto de forma horizontal o vertical Diferentes valores de resistencia de contacto
MTODO PARA EL CLCULO DE LA SUBIDA DE TEMPERATURA
La ecuacin en el final de esta seccin
Calcular el aumento de temperatura del fluido interno usando elmtodo IEC 60890 (ver tambin IEC 62208)
Calcular el aumento de la temperatura de los conductores por encima
de la temperatura del fluido interno Suma de los dos valores
MECANISMOS DE ENVEJECIMIENTO - CONTACTOS ELCTRICOS
Contactos bimetlicos: ms voltaje = ms oxidacin (aceptable
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
117/373
Crecimiento de la capa de xido en la interface
Contactos bimetlicos: ms voltaje = ms oxidacin (aceptable
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
118/373
119
La reduccin de la vidaInfluencias de la temperatura (Te1e Te2) y de suelevacin (Ti1e ti2) en el envejecimiento
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
119/373
e
eTeTii
i
TT
K
)21(21 )(
2
ey idependen de Ti
1 horaencondicin 1 (ms fro)
=K x 1 hora en condicin 2(ms caliente)
120
e
eTeTii
i
TT
K
)21(21 )(
2Ejemplo con Te1= Te2
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
120/373
Contacto elctrico de cobre con elevacin inicial de temperatura 35K
Aplico sobrecarga y la elevacin de temperatura pasa a 45K
i = 6K para Ti1= 35K (baco B)
31.026)4535(
K
Si la vida esperada en condicin 1 es 10 aos entoncesla vida en condicin 2 es 0.31 x 10 anos ~ 1/3 (3 x costo)
i
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
121/373
Ti1
122
e
eTeTii
i
TT
K
)21(21 )(
2Ejemplo con Ti1= Ti2
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
122/373
.02 8)2820(
K
Contacto elctrico de cobre con elevacin inicial detemperatura 35K y temperatura ambiente igual a 200C
Aumentar la temperatura ambiente en 8K ( nueva Te = 280
C)
e = 8K para Ti1= 35K
Si la vida esperada en condicin 1 es 10 aos entonces lavida en condicin 2 es 0.5 x 10 anos ~ 1/2 (2 x el costo)
123
e
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
123/373
Ti1(K)
124
Efecto Joule R * I2 no es perdido por irradiacin o conveccin
R x I 2x T = masa x calor especifico x variacin de temperatura.
Seccin Q necesaria para no pasar temperaturas de recocimiento 180C
Elevacin de la temperatura en cortos - circuitos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
124/373
(aluminio) 200 C (cobre)
I k x 1000 x sqrt ( T)
=Q x sqrt (4.184 x ( C x d/ rx ) x ln [ 1 + ( ( max1) )] )
I k = corriente de corto circuito -
kAef
T= duracin del corto en segundos
Q= rea (seccin) en mm2
C= calor especifico cal / ( gr-1.C-1)
p.ej. Cu = 0,0925
d=densidad g/cm3 (Cu = 8,9),r, ,20= resistividad en 20 C (Cu = 0.178)o en temperatura 11= temperatura inicial p.ej. 20 Cr= temperatura final, .p.ej.recocimiento Cu = 200 C
= coeficiente de temperatura Cu= 0.004
125
rea Q de conductor de cobre para no pasar de 200C
Ejemplo para barras de la conexin a tierra:
Cortocircuito en Ik= 31,5 kAef t = 1 s
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
125/373
31,5 kA x 1000 x sqrt (1 s)=
Q x sqrt ( ( 4,184*0,0941 x 8.9 / r . 0,004) . Ln [1 + 0,004 . (200 - 40) ] ) )
r = x (1 + 0,004 . (40-20) ) = 0.0178 x 1,08 = 0,0192
Q > 195 mm2(densidad de corriente 161 A/mm2)
Por ejemplo 50 mm x 10 mm = 500 mm2
rea Qde conductor de cobre para no pasar de 200 Csiendo la temperatura inicial 40C ?
126
CICLOS TRMICOS
Articulo
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
126/373
Articulo
127
IEC 60076-2 - Power transformersPart 2: Temperature rise
LmitesK
Lmites de aumento de temperatura ( K )
2011
Rgimen permanente
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
127/373
K
Aislantelquido (parte
superior)
60
Devanado(media)
ON ... OFOD
6570
Devanadospunto
ms caliente78
g p
128
Carga transitria
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
128/373
129
IEC 60076-7 - Power transformersPart 7: Loading guide for oil-immersed power transformers2005
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
129/373
130
PRUEBAS DE CORRIENTES SOPORTABLESDE CORTA DURACIN Y DE CRISTA.
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
130/373
Efectos magnticos y electrodinmicos delas corrientes de corto-circuito.
Calculo de las fuerzas y de las tensionesmecnicas.
Valores limites en conductores y aisladores.
(pruebas y simulaciones)
131
Dos conductores cerca con
corrientes instantneas I1
y I2
Conductor 1 produce campo
EFECTOS ELECTRODINMICOS DE CORTOCIRCUITO
dF/dm = dFx/dm (x) + dFy/dm (y)+dFz/dm (z)
F = Fx (x) + Fy (y) + Fz (z)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
131/373
Conductor 1 produce campo
magntico B1que acta sobreel conductor 2
Dado el tamao y lascorrientes pueden calcularse encada momento la distribucinde fuerzas
dF2= I2.dl x B1
Fuerzas dependen de lageometra y los valores reales
de las corrientes
132
Distribucin de las fuerzas dF/dm (Sergios M.Sc. thesis)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
132/373
133
IEC 61117A method for assessing the short circuitwithstand strength of partially type tested assemblies (PTTA)
con algunas adaptaciones (ms completas) por Srgio
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
133/373
Calcular fuerzas "estticas" (ecuaciones dF/dm)
Convertir fuerzas "estticas" en "dinmicas" (figura)
Calcular reacciones en aisladores, fuerzas de cizalla y
momentos de flexin
Calcular tensiones mecnicas en los conductores = momento
de flexin / momento resistente del conductor
Comparar valores calculados con valores soportables en
aisladores (reacciones) y conductores (tensiones)
134
PARMETROS QUE INFLUYEN EN LAS FUERZAS Y
TENSIONES ELECTRODINMICAS
PRUEBAS DE CORRIENTES SOPORTABLES DE CORTA DURACIN Y DE CRISTA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
134/373
Geometra y distancias entre fases
Materiales
Las corrientes de cortocircuito y su asimetra.
Soportabilidad de suportes o aisladores (traccin,
compresin y flexin) y la distancia entre aisladores
135
YZ
M 0 I 2
Fy /m
Muchos
no-paralelos
Conductores paralelos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
135/373
X
SM
LL 0
I 1
si L >> S F = ( 0. I1. I2./ 4).* ( L / S )
136Conductores paralelos
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
136/373
ABB Switchgear ManualABB Pocket Book - Switchgear Manual - 10th revised editionEdited by ABB Calor Emag Schaltanlagen AG Mannheim and ABBCalor Emag Mittelspannung GmbH Ratingen
Published at: Cornelsen Verlag, Berlin ISBN 3-46448236-7
137
Esfuerzos electrodinmicos aplicados en las 3 fases
Fase A
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
137/373
CORTOCIRCUITO TRIFSICO - 3 barras de longitud L y ladistancia S entre las fases
Fase B
Fase C
Cresta mxima de la fuerza en la fasecentral. . Cresta mxima de la corriente enuna de las fases externas x duracin
S (distancia entre fases)
L
138
STEP 1) CALCULAR LA DISTRIBUCIN DE LAS FUERZAS ESTATICAS EN
TODOS CONDUCTORES DEBIDO A TODOS LOS OTROS DF/DM
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
138/373
139
STEP 2) Convertir fuerzas "estticas" en "dinmicas"
Fdinmicas= F "estticas" x factor en eje Y
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
139/373
140
10N
A CB
Fuerzas
Step 3 CALCULAR REACCIONES EN AISLADORES, FUERZAS DE
CIZALLA Y MOMENTOS DE FLEXIN
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
140/373
5N 5N2,0m 2,0m
Reaccin
5.0
-5.0
2.0 4.0
x [m]
V [N]
10.0
2.0 4.0 x [m]
M [N.m]Fuerzas de cizalla Momento de flexin
M = integral of the curve V
141
Fuerzas
Step 3 CALCULAR REACCIONES EN AISLADORES, FUERZAS DE
CIZALLA Y MOMENTOS DE FLEXIN
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
141/373
Reaccin
Fuerzas de cizallaMomento de flexin
M = integral de la curva V
142
Tenemos en cada conductor
/
Step 3 CALCULAR REACCIONES EN AISLADORES, FUERZAS DE
CIZALLA Y MOMENTOS DE FLEXIN
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
142/373
Fx /m Fy /m Fz /m
obtenido a partir de las ecuaciones generales ymultiplicado por un factor dependiente de F0 / F
Calcular las reacciones Ra y Rb por el mtodode momentos. Calcular el diagrama de fuerzas de
cizallamiento
Calcular el diagrama de momento de flexin
143
STEP 4 ) CALCULAR TENSIONES MECNICAS EN LOS CONDUCTORES =
MOMENTO DE FLEXIN / MOMENTO RESISTENTE DEL CONDUCTOR
Tensin mecnica = Momento de flexin en el puntoMomento resistente
M t d i i d l iMomento
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
143/373
= Momento de inercia de la vigaMayor distancia del eje a cualquier parte de la viga
Momentoresistente (W)
144
Step 5 ) COMPARAR VALORES CALCULADOS CON VALORES SOPORTABLES
EN AISLADORES (REACCIONES) Y CONDUCTORES (TENSIONES)
CONDUCTORES (TENSIONES) AISLADORES (REACCIONES)
( i i fl i )
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
144/373
( traccin, compresin, flexin)
T < 0.2
H+ T < 1.5 * 0.2
0.2 cobre= 250 N / mm2
0.2 aluminio = 120 N / mm2
145
Fuerzas
Ejemplos con el software
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
145/373
Tensin mecnica
146
Caracterstica fradel interruptor debequedarse arriba dela TTR
Proceso de interrupcinen interruptores y fusibles
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
146/373
Inclinacin ms larga es peor
momento de lainterrupcintensin de arco corriente
Pico ms alto es peor
la TTR
TTR dependede losparmetrosdel circuitoR,L,C
tensinde la rede
147
Contacto auxiliar
Resistor
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
147/373
Capacitores
Aislamiento parala tierra
Transmisiones
hidrulicas SF6 Puffer -550 KV
148
RESISTORESPREINSERCIN
Cierra el contacto 1
Despus de cierto tiempo cierracontacto 2
Abre el contacto 1
APERTURA:
Cierra el contacto 1
Abre el contacto 2
Despus de cierto tiempo cierra
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
148/373
Abre el contacto 1
tpico 400 Ohm durante 6 - 8 ms)
maniobra de bancos de capacitores(energizacin y back - to - back)
energizacin e religamento de LTslongas
reduccin de corrientes de inrush enmaniobra de transformadores yreactores en vaco
Despus de cierto tiempo cierracontacto 1
Tpico 600 Ohm durante 15ms)
igualacin de las tensiones entre lascmaras (50 000 ohmios)
reduccin de la TRT y TCTR en fallasterminales y kilomtricas
reduccin de sobretensiones en laapertura de las pequeas corrientes
inductivas y capacitivas
149
CAPACITORRES DE IGUALACION DE TENSIONES
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
149/373
145 kV - 1 chamber245 kV - 2362 kV - 2 - 4500 kV - 4800 kV - 8
150
Interruptores EN AIRE COMPRIMIDO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
150/373
interruptores EN ACEITE
Insulatingplates
151
SF6: estable e inerte y 5 x pesado que el aire
Rigidez dielctrica 2,5 veces mayor que el aire.
La contaminacin por aire: 20% de aire reduce 5% la
rigidez dielctrica del gas.
"Puffer" con presin individual (3 ~ 6 bar)
INTERRUPTOR SF 6
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
151/373
Pistn se mueve y comprime el gas a presiones de ~
6 veces la inicial.
El gas fluye a travs de los contactos a alta velocidad
152
El arco que se forma entre contactos es diferente de otros tipos deinterruptores y se mantiene por iones metlicos vaporizado delmaterial de los contactos.
En el cero de corriente el espacio entre los contactos es rpidamente
INTERRUPTORES EN VACO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
152/373
En el cero de corriente el espacio entre los contactos es rpidamentede-ionizado por la condensacin de vapor en los electrodos metlicos
153
O - t - CO - t - CO
t = 3 minutos para interruptores sin religamento rpido
Secuencia nominal de operacin
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
153/373
t = 0,3 s para interruptores con religamento rpido
t= 3 minutos
COt - CO
t= 15 s para interruptores sin religamento rpido
Interrupcin de Fallas en los terminales
Interrupcin de lneas cortas
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
154/373
Interrupcin en discordancia de fases
Ruptura de corriente inductiva de pequea intensidad
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
155/373
Apertura de lnea en vaco
156
MATERIALCOMPLEMENTARIO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
156/373
COMPLEMENTARIO
PARA ESTUDIO
157
CLCULO DEL AUMENTO DE LA TEMPERATURA
Ecuaciones de clculo para preparar un programa
El clculo de la elevacin de la temperatura de los
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
157/373
pconductores por encima de la temperatura del aire
El clculo de la elevacin de la temperatura del fluido(aire, ...) por el mtodo de la norma IEC 60890
Propiedades de los materiales aislantes
Propiedades de material conductor Los comentarios sobre los materiales en contacto Efectos de diferentes atmsferas en la oxidacin
158
ECUACIONES DE CLCULO PARA PREPARAR UN PROGRAMA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
158/373
159
ECUACIONES DE CLCULO PARA PREPARAR UN PROGRAMA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
159/373
160
ECUACIONES DE CLCULO PARA PREPARAR UN PROGRAMA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
160/373
161
H
PROPIEDADES DEL MATERIAL (conductores)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
161/373
162
PROPIEDADES DEL MATERIAL (aislantes)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
162/373
163EFECTOS DE DIFERENTES ATMSFERAS EN LA OXIDACIN
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
163/373
164EFECTOS DE DIFERENTES ATMSFERAS EN LA OXIDACIN
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
164/373
EL CLCULO DE LA TEMPERATURA DELAIRE INTERNO A LA ENVOLVENTE
IEC TR 60890
Estimar latemperatura del fluido
ambiente interior en
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
165/373
ambiente interior en
una envolvente
metlica
Con o sin aberturas
Con una potencia
elctrica disipadaconocida
Dentro de ciertas
condiciones
166
Sin ventilacin forzada
Potencia elctrica bien
distribuidaCirculacin de aire poco impedida
(< 3 particiones horizontales)
DENTRO DE CIERTAS CONDICIONES
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
166/373
(< 3 particiones horizontales)
Corrientes < 3150 A
Si la temperatura externa es >35C
vale la temperatura interna
Corrientes de Foucault muy
pequeasrea de pasaje de ventilacin en
las particiones > 50% del rea
horizontal de la particin,
167
El clculo de la temperatura del aire interno a la envolvente
Dimensiones de la envolvente (H x W x D )
Variables de calculoH
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
167/373
Tipo de instalacin
Diseo con o sin aperturas ventilacin
Nmero de particiones interiores horizontales
Potencia elctrica efectiva en el interior de la envolvente
D
W
Clculo del aumento de temperatura en 50% y 100% de la altura
reaeficazdeenfria
Elevacintemperatura
Ae
Ae
Envolvente Factores Curvade latemperatura enfuncinde la
Sino
con
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
168/373
enfriamiento
Ae
de laaltura
Sin
Aperturas
Con
Sin
Tipo de instalacin
Dimensiones
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
169/373
rea de las aberturas de ventilacin
Existen aberturas de ventilacin
Watts internos
Aumento de la temperatura del aire interior
Particiones
A0 = superficie de lados exteriores del recinto (m2)Ab = superficie de base (m2)
Ae = superficie de enfriamiento eficaz (m2)
B = factor de superficieC = factor de distribucin de la temperatura
D f t d l ti i h i t l
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
170/373
D = factor de las particiones horizontales
F = factor de altura / base
H, W = altura y la anchura del recinto (m)
K = caja constante
N = nmero de particiones horizontales
P = Prdida de potencia efectiva dentro (Watts)
X = exponente
Delta T0,5aumento de temperatura en 50% de la altura
Tipo de instalacin(Figure 4)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
171/373
Factor B(Para calcular el rea efectiva de la columna 1)
1
2
Exposed top surface
Covered top surface of built-in enclosures 0,7
1,4
B
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
172/373
3
4
5
6
Exposed side faces (front , rear and side walls )
Covered side faces (front , rear and side walls )
Side faces of central enclosures
Floor surface
0,9
0,5
0,5
0,0
Factor DCuantidad de particiones
horizontales
Envolvente sinaperturas
til i1,00 1,05 1,15 1,30
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
173/373
ventilacin
A e> 1,25 m2
Envolvente con
aperturasventilacin
A e> 1,25 m2
1,03 1,05 1,10 1,15
Figure 3 Factor Kwithout ventilation openings forAe > 1,25 m2
If effectiveArea < 0.5 then K:= 1 // Fig. 3else If effectiveArea < 1.0 then K:= 0.6 - 0.8 * (effectiveArea - 1)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
174/373
else If effectiveArea < 3.5 then K:= 0.2 - 0.16 * (effectiveArea - 3.5)else If effectiveArea
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
175/373
Figure 7Factor Kwithout ventilationopenings forAe < 1,25 m2F
actorK
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
176/373
Y = 4,13058.8171 X + 5.2228 X2
Ae(m2)
Factor F to calculate C in figure 4
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
177/373
Figure 4: Factor Cfor Ae> 1,25 m2withventilation openings
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
178/373
F = h 1,5 / Ab
H : enclosure height (m2) Ab = enclosure base area (m2)
Figure 6: Factor Cfor Ae> 1,25 m2withventilation openings
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
179/373
F = h 1,5 / Ab
Cross section of the inlet ventilation area (cm2)
H : enclosure height (m2)
Ab = enclosure base area (m2)
C
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
180/373
Figure 8:Factor for Ae < 1,25 m2without ventilation openings.
G = enclosure height / width
HIGHVOLTAGE
EXPULSIONTYPE FUSES
(IEC 60282-2)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
181/373
Presented by Sergio Feitoza Costa www.cognitor.com.br
182
FINAL DEL MDULO 3
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
182/373
183
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONES
yEQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
(enfoque en tcnicas de diseo, especificacin, pruebas y simulaciones)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
183/373
(enfoque en tcnicas de diseo, especificacin, pruebas y simulaciones)
MODULO 4:
ARCOS ELECTRICOS YSEGURIDAD DE PERSONAS Y
INSTALACIONES
por Sergio Feitoza Costa www.cognitor.com.br
184
SOBREPRESIONES POR ARCOS
INTERNOS EN CELDAS (AIRE)
LAS EXPLOSIONES E INCENDIOS EN LOS
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
184/373
TRANSFORMADORES (ACEITE)
ARCO DE POTENCIA EN CADENAS DE
AISLADORES
185
SOBREPRESIONES DEL ARCO INTERNO
Corrientes en el sistema: el aumento de los niveles
Requisitos: ocupacin de menos espacio y permanecer
utilizable" en caso de producirse un fallo.
Especificaciones:
Algunas temperaturas no debern ser superadas en el
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
185/373
g p p
uso normalSoportar sobrepresiones de arco para evitar riesgos a
las personas y daar las instalaciones
Fuerzas electrodinmicas en aislantes y conductores
El ms compacto es el tablero y ms altas son las corrientesms difcil de cumplir con estas especificaciones
Relacin entre las pruebas de calentamiento, grado IP y arcointerno
186
PRUBA DEL ARCO INTERNOIniciacin del arco es seguida por la vaporizacin decobre y otros materiales con aumento de la presin yla apertura de los dispositivos de alivio
Nivel de proteccin a las personas cerca del equipo
T bl d di t i IEC 62271 200
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
186/373
Tableros de media tensin: IEC 62271-200: ensayode tipo para la clasificacin IAC .
Baja tensin: (IEC TR 61641): no es una prueba detipo pero el mercado pide. (proteccin de las
personas, los equipos y la operacin limitada despusde arco interno)
IEC 62271-307: Extensin de la validez de informes
187
> 0,6 m
Las puertas no deben abrir
No tirar las piezas No quemar indicadores dealgodn
Circuitos de proteccin siguensiendo eficaz
No hay agujeros en la placa
Indicadores de algodn
Gases calientes
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
187/373
0,8 m
0,8 m
188PELICULA 15 kV25 kA eff
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
188/373
18915 kV40 kA rms PELICULA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
189/373
190Sobrepresiones y criterios de diseo (simulacin)
Sobrepresin
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
190/373
CorrienteTensindel arco
191PRUEBA DE LABORATORIO X SIMULACION X VALIDACION
Prueba
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
191/373
Simulacin
192
ARCO INTERNO (PARMETROS IMPORTANTES)
Volumen neto del compartimiento, rea escape, velocidad
y caractersticas de los dispositivos de alivio de presin
Las normas tcnicas no abordan adecuadamente la
relacin entre el aumento de la temperatura y el arco
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
192/373
interno (informes de ensayo)
IEC grupos de trabajo (AT y BT) y CIGRE estudiando.
Los mtodos para calcular
(a) "Folleto" grupo CIGRE WG A3-24-publicacin 2014
(b) Mtodo calentaniento", pero teniendo en cuenta
hasta la vaporizacin de los conductores
193
CIGR WG A3. 24 : TOOLS FOR SIMULATING INTERNALARC AND CURRENT WITHSTAND TESTING
Las simulaciones para predecirlos resultados de las pruebasde arco interno en el equipoSF6 si SF6 es reemplazado poraire
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
193/373
aire.
Motivo: razones ambientalesya que pruebas liberan SF6para el medio ambiente
El uso de simulaciones parareducir el nmero de pruebasde arco interno
194
CIGR WG A3. 24 : Brochure TOOLS FOR SIMULATION OFPRESSURE RISE DUE TO INTERNAL ARC IN MV AND HVSWITCHGEAR
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
194/373
195
Ducto
Indicadores dealgodn
Deflector
OPCIONES DE PROYECTO X CORRIENTES
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
195/373
Sin deflector y sin ducto
tablero
196
Planificacin inteligente, conductos y readel escape vecina
pared OPCIONES DE DISEO
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
196/373
El uso de absorbedores de calorpara eliminar el calor en losgases de escape
197
15 kV25 kA eff
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
197/373
Es posible simular la trayectoria de laspartculas y gases que pueden quemar los
indicadores de algodn
198
ARCO INTERNO EN TRANSFORMADORESArco en contacto con el aceite producegases explosivos.
Aumenta la presin y puede se romper el
tanque (transformadores soportan ~ 1 barde sobrepresin)
Si se rompe el tanque el oxgeno en el aireentre en contacto con los gases acetileno (explosin y fuego)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
198/373
acetileno (explosin y fuego).
Sistemas de prevencin para aliviar lapresin antes de que alcance el lmite deldepsito
Los interruptores automticos no son losuficientemente rpido, pero de discos deruptura son
El objetivo es llevar los gases a quemar en un lugar seguro
Hay una norma tcnica brasilea con una prueba de corto
circuito interno
420 INCIDENTES DE INCENDIO Y EXPLOSIONES DE TRANSFORMADORES (EUA -11/3/2002 hasta 31/7/2002 )
MUERTES4
PERSONAS HERIDAS 247
PERSONAS AFETADAS POR FALTA DE ENERGIA1.6 x 10 6
EMPRESAS DE ELECTRICIDAD 117
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
199/373
EMPRESAS DE ELECTRICIDAD 117
EMPRESAS DE ELECTRICIDAD > 3 EXPLOSIONES 27
STIO DEL INCIDENTE
Plantas de generacin Ysubestaciones
80
Plantas nucleares 7
reas residenciales 19
reas urbanas 29
Plazas pblicas e edificios 54
Escuelas y universidades 25
200
NORMAS TCNICAS BRASILEAS
PUBLICADAS EN 2006
(preparacin coordinada por Sergio Feitoza)
NBR 13231: Proteccin contra incendios en
subestaciones elctricas..
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
200/373
NBR 8222 - Sistemas de proteccin de
transformadores de potencia y reactores, por
despresurizacin
NBR 8674 : Sistemas de aspersin de agua
NBR 12232 : Sistemas de dixido de carbono
201
transformateur de 20MVA
0,01
0,1
1
10
Pression(bar)
Limite de explosin
Aumento da presin
atm
Transformador soporta ~ 1 bar arriba de
presin atmosfrica por corta duracin
Apertura deinterruptor non evitaruptura del tanque
Sin apertura
Interruptor85 ms
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
201/373
0,001
0 20 40 60 80 100 120 140
Temps (ms)Duracin, milisegundos
Corriente Tempo de aperturadel disco
35 kA 1.8 ms
118 kA 1.2 ms
236 kA 0.6 ms
Disco de ruptura
202
PELICULA
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
202/373
N2
203
Ensayo de arco en las cadenas de aisladores
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
203/373
204
La descarga se produce y se abre un "camino" para el paso de la corrientede cortocircuito de 50/60 Hz, w, ex. 40 KAEF durante 0,2 s
Desgaste por el arco y corrientes en accesorios que soportan los cables
pueden romper la cadena Ms tarde otra descarga se produce ..
Factores a tener en cuenta (cantidad, duracin y nmero de eventos)
Disposicin fsica (medios simtrica o asimtrica que arco es ms o menoscerca de los aisladores debido a las fuerzas electrodinmicas)
Ensayo de arco en las cadenas de aisladores
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
204/373
Lo que hay que comprobardespus de la prueba
205
FINAL DEL MDULO 4
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
205/373
206
Texto de referencia para los cursos
APARAMENTAS, CELDAS, CANALIZACIONES
y
EQUIPOS para SUBESTACIONES y LNEAS
(enfoque en tcnicas de diseo, especificacin, pruebas y simulaciones)
7/24/2019 Aparamenta Celdas Canalizaciones y Equipos Para Suestaciones y Lineas
206/373
MODULO 5:
ESPE