Desclasifacin por efectos de la altura Switchgear Media Tensin AIS (Air Insulation Switchgear) Dany HuamnIngeniero Especificador AmricaLatinasecaracterizaporcondicionesgeogrficasdegran altitud,lacualobligaaconsiderarfactoresdecorreccineneldiseo elctrico y seleccin de equipos.

Minera en Centro y Latinoamrica Fuente: Estimacin GE Mining 2013

Switchgear MT segn IEC / ANSI EstndarIECANSI IEC 62271-200IEEE C37.20.2

Temperatura Ambiente instantneo 0C Mnimo-5 C-30 C Mximo+40 C+40 C Valor mximo promedio diario+35 CNo especifica

Altitud Altitud maxima (metros) 1000 1000

Radiacin Solar Radiacin Solar No especficaNo significativa ANSI Std C37.24-1986 Humedad Promedio relativo de humedad respecto a un periodo(*) 24 horas95%No especfica 01 mes90%No especfica Las condiciones normales de operacin han sido definidas por losestndares deconstruccin IEC y ANSI. Para condiciones inusuales de funcionamiento los estndares recomiendan el uso de factores de correccin. Tabla : Condiciones normales de operacinFuente: Factores de correccin de los rangos elctricos para switchgear de media tensin aislado en aire por altitud de operacin

Laalturamodificalaspropiedadesdielctricasdelosrangoselctricosde funcionamiento de los switchgear debido a la reduccin de la densidad de aire. Laroturadelniveldeaislamientodevoltajedependedelascondiciones atmosfricas, la cual es medida en condiciones de prueba(temperatura t, presin b, humedad d) de acuerdo al estndar IEC 60-1. Laroturadelniveldeaislamientodevoltajeesproporcionalalfactordecorreccinatmosfrico Kt que es el resultado de los factores: Kt = k1 . K2U = U0. Kt oFactor de correccin por densidad de aire, K1 K1 = m , = densidad de aire

o Factor de correccin por humedad, K2 Condiciones atmosfricas La disminucin de la densidad de aire por el aumento de la altura tiene efectos tanto en la tensin y la corriente. LadesclasificacindevoltajeenceldasdeMTpordisminucinde voltaje de rotura de aislamiento afectan a: o Voltajes nominal Vn o Voltaje aislamiento frecuencia industrialkV rms o Voltaje aislamientodescarga atmosfricas BILkVp LadesclasificacindelacorrientenominaldelaceldadeMTporla disminucin de la capacidad de disipacin de calor afectan a loslmites de elevacin de temperatura de los equipos. LosestndaresIEC62271-200yANSIC37.20.2-1986recomiendanen sus clausulas para condiciones inusuales uso de factores de correccin. Desclasificacin por altura Los rangos elctricos son definidos por los estndares IEC y ANSI como rangosde voltaje y niveles de aislacin. Voltaje (kV)Voltaje FrecuenciaVoltaje decarga Grado UmaxRango UnIndustrial (kV rms)Atmosfrica BIL (kVp) ANSIIECANSIIECANSIIEC 4.16 19 60 4.76 19 60 7.2 20 60 8.25 36 95 12 28 75 15 36 95 17.5 38 95 24 50 125 27 60 125 36 80 170 38 80 150 40.5 95 185 Rangos elctricos Switchgear MT Fuente: Factores de correccin de los rangos elctricos para switchgear de media tensin aislado en aire por altitud de operacin

Desclasificacin por altura en Switchgear MT segn IEC 62271-200 IEC 62271-200 Soluciones de distribucin elctrica MT Switchgear AIS IEC 62271-200 IEC: http://www.gepowercontrols.com/es/product_portfolio/medium_voltage/secovac.html Valores tabulados: ANSI C37.20.2 AlturaSobre nivel del mar (metros) Factor de Derrateo de Tensin Factor de Derrateo de Corriente. 10001,001,00 12000,980,995 15000,950,991 18000,920,987 20000,910,985 21000,890,970 24000,860,965 27000,830,960 30000,800,950 36000,750,940 40000,720,935 43000,700,935 49000,650,925 55000,610,910 60000,560,900 Desclasificacin por altura en Switchgear MT segn ANSI C37.20.2 IEEE C37.20.2 Ecuaciones desarrolladas por GEDesclasificacin por altura en Switchgear MT segn ANSI C37.20.2 NEMA: http://www.geindustrial.com/cwc/Dispatcher?REQUEST=PRODUCTS&pnlid=5&id=powervac Soluciones de distribucin elctrica MT: Switchgear AIS ANSI C37.20.2 LaCompaaMineraDEFsituadaaunaalturade4,500m.s.n.m.desea seleccionarlosswitchgeardemediatensinparaunasubestacin principal.Elvoltajedeoperacinesde22,9kVylacorrienteenbarras principales es de 1,500 A y una corriente de cortocircuito de 25 kA. . Caso aplicativo SWITCHGEAR ANSI C37.20.2SWITCHGEAR ANSI IEC 62271-200 Rango Voltaje de operacin a 4,500 m.s.n.m Factor Nuevo rango a 4,500 m.s.n.m RangoSwitchgear (ver Tabla 2,3,4)Voltaje de operacin a 4,500 m.s.n.m Factor Ka Nuevo rango a 4,500 m.s.n.m RangoSwitchgear (ver Tabla 2,3,4)Voltaje Operacin22,9 kV0.70531,20 kV38 kV22,9 kV1.5635.724 kV40.5 kV Voltaje de frecuencia industrial 50 kV0.70570.92 kV80 Kv50 kV1.5678kV95 Kv Voltaje de descarga atmosfrica 125 kV0.705177.30 kV150 kV125 kV1.56195 kV185 kV Corriente Continua2,000 A0.941,880 A2,000 A2,000 A0.931,860 A2,000 A Alternativas de solucin: Uso de aparta rayos Para aplicaciones mayores a los 1,000 m.s.n.m. el uso de aparta rayos en cada circuitoseleccionadoparamantenerlosvoltajestransitoriosdebajodelos niveles que debera ser consideradosIEEE C37.20.2 (pgina 40/64) Ventajas: Fuerte resistencia a la contaminacin debido a que todo la parte activa del equipo se encuentra contenido en recintos cerrados, llenos de gas SF6 a presin. La instalacin no est sujeta a las contaminaciones ambientales tales como: ambientes corrosivos o salinos, humedad atmosfrica, etc. Una alternativa de solucin para casos donde se tenga alturas. Se puede optar por la seleccin de switchgear GIS. . Caractersticas tcnicas SF6: Aisla 2.5 veces mejor que el aire Mejora ms de 100 veces la capacidad de enfriamiento del arco que el aire. Mejor disipacin del calor que el aireSoluciones de distribucin elctrica: Switchgear MT GIS Caractersticas tcnicas: Nota: SecoRMU probado hasta una alturade 2,000 m.s.n.m. Soluciones de distribucin elctrica: Switchgear MT GIS Celda aislada en SF6 IEC: http://www.geindustrial-latam.com/home/productos_detail/125 K PanelV PanelT Panel Soluciones de distribucin elctrica: Switchgear MT GIS Panel Seccionador Panel Seccionador + Fusibles PanelInterruptor Comentarios El efecto de la altura es ms notorio en el voltaje de descarga atmosfrica porconsiderarvaloresquenoseencuentrancontempladosentrelos rangos kBIL estandarizados por NEMA e IEC. Unaseleccinincorrectapuedeoriginarproblemascomofallaspor perdidaderigidezdielctrica,sobredimensionamientosdeequipamiento originando sobrecostos al proyecto Unaalternativadesolucin,esseguirlasrecomendacionesdelestndar IEEE C37.20.2 donde en su clusula 8.1.3 recomienda el uso de pararrayos paraalturassuperioresde1,000m.s.n.m,manteniendoas,losvoltajes transitorios por debajo del lmite permitido. Otra alternativa de solucin, es la posibilidad de usar switchgear aisladas en gas SF6, este tipo de equipos no se ven afectados por la altura ya que toda su parte activa se encuentra encerrada en SF6.