50608821 Determinacion de Las Distancias Electricas en Subestaciones

Universidad Católica de Valparaíso Escuela de Ingeniería Eléctrica

Diseño de Subestaciones Eléctricas EIE - 674

1.0

DETERM DETERMINA INACIÓ CIÓN N DE LAS DISTAN DISTANCIA CIAS S ELÉC ELÉCTRI TRICAS CAS EN SUBEST SUBESTACI ACIONE ONES S

1.1

GENERAL Este punto se refiere al dimensionamiento de las distancias entre parte vivas, que se requiere en instalaciones de subestaciones de tipo convencional, ya sean interiores o exteriores.

La separación entre aparatos de una instalación y la disposición física de los mismos se efectúa de acuerdo con lo señalado en el diagrama unilineal, seleccionando la capacidad de la instalación y su tensión nominal.

Estos factores no solo afectan el tamaño de los

componentes, sino también las distancias a tierra y entre fases.

La determinación de éstas dimensiones, se efectúa por medio del cálculo de las distancias eléctricas entre las partes vivas del equipo y entre éstas y las estructuras, muros, rejas y el

suelo, de acuerdo al siguiente orden:

a)

Distancias entre fases (partes rígidas y partes partes flexibles). flexibles).

b)

Distancias entre fase y tierra (partes (partes rígidas rígidas y partes flexibles).

c)

Distancias de fuga para equipos de patio.

d)

Altura de los equipos sobre el nivel del suelo.

e)

Altura de las barras sobre el nivel del suelo.

f)

Altura de remate de la línea de transmisión de llegada o salida a la subestación.

Distancias Eléctricas / C. Rojas A.

Página 1 de 12


1.2


CRITERIOS DE DISEÑO En general, los criterios generales de diseño para la determinación de las distancias eléctricas toman en consideración los siguientes puntos:

♦

Previamente se debe tener claro la clase de aislación de los equipos y el BIL de diseño de la subestación (ambos parámetros corregidos según la altura sobre el nivel del mar de instalación de la subestación).

♦

En caso de que la subestación se encuentre instalada a una altura mayor a 1000 metros sobre el nivel del mar, entonces las distancias eléctricas calculadas deberán ser corregidas de acuerdo a la siguiente ecuación:

d h

♦

=

d 1000

+

0,0125 ⋅

(h − 1000) 100

⋅

d 1000

Para el cálculo de las distancias entre fases y entre fase y tierra, las distancias mínimas deben mantenerse para una desviación máxima de 30° de la cadena de aisladores con respecto a la vertical.


Página 2 de 12


1.3


DISTANCIAS MÍNIMAS APLICABLE A PARTES RÍGIDAS Para este tipo de cálculo, se tienen dos tipos de distancias: distancias entre fase y tierra para partes rígidas y distancia entre fases para partes rígidas.

1.3.1 Distancia mínima fase tierra para partes rígidas ( dftr ) Para esto se requiere conocer la tensión nominal entre fases y el nivel básico de impulso (BIL) de diseño de la subestación.

Este valor se obtiene de la Tabla 5 de la Norma ANSI C37.32 o bien de la Tabla 32-1 de la Norma NEMA SG-6. Sea este valor igual a dftr .

1.3.2 Distancia mínima fase fase para partes rígidas ( dffr ) Para esto se requiere conocer la tensión nominal entre fases y el nivel básico de impulso (BIL) de diseño de la subestación.

Este valor se obtiene de la Tabla 5 de la Norma ANSI C37.32 o bien de la Tabla 32-1 de la Norma NEMA SG-6. Sea este valor igual a dffr .


Página 3 de 12


1.4


DISTANCIAS MÍNIMAS APLICABLE A PARTES FLEXIBLES En el diseño de una subestación, se tiene que las partes flexibles son las cadenas de aisladores que soportan los puentes de unión de las secciones de barras y las cadenas que soportan las bajadas de los conductores hacia los equipos.

Para este tipo de cálculo, se tienen dos tipos de distancias: distancias fase fase para partes flexibles y distancia fase tierra para partes flexibles.

1.4.1 Distancia mínima fase fase para partes flexibles ( d

fff

)

Si la cadena de aisladores tiene un longitud L, entonces la distancia fase fase para partes flexibles estará dada por (Ver figura 1):

d = L ⋅ sen θ

d fff

=

d ffr + 2 ⋅ d

1.4.2 Distancia mínima fase tierra para partes flexibles ( dftf ) Si la cadena de aisladores tiene un longitud L, entonces la distancia fase tierra para partes flexibles estará dada por (Ver figura 2):

d = L ⋅ sen θ

d ftf


=

d ftr + d

Página 4 de 12


1.5


DISTANCIAS DE FUGA PARA EQUIPOS DE PATIO Para el cálculo de la distancia de fuga de los aisladores de los equipos de patio, se requiere conocer previamente el grado de contaminación del ambiente en que se encuentran los aisladores. Con esta definición y de acuerdo a lo indicado en la Norma IEC 815, se define la distancia de fuga unitaria a considerar para el cálculo.

La distancia de fuga para los equipos de patio queda determinada por la siguiente expresión:

D f

=

V max ⋅ D f 0 ⋅ k d δ

Donde:

V max

:

Voltaje máximo entre fases (kV).

D f 0

:

Distancia de fuga unitaria en mm/kV según IEC 815.

:

Densidad relativa del aire

:

Factor de corrección de acuerdo al diámetro del aislador

δ

k d

k d

=1

si Dm

k d

= 1,1

si

k d

= 1,2

si Dm

<

300 mm

300 < Dm >


<

500 mm

500 mm

Página 5 de 12


Dm

=

Dm

=

De

+ Di


Para aisladores con polleras regulares (Figura 1).

2

De1 + De 2

+

2 ⋅ Di

Para aisladores con polleras irregulares (Figura 2).

4


Página 6 de 12


1.6


DISTANCIAS MÍNIMAS DE SEGURIDAD

1.6.1 Distancia mínima base soporte de equipos sobre el nivel del suelo La altura mínima de la base de los aisladores que soportan las partes vivas de los equipos, no deberá ser menor a 2300 mm., que es la altura promedio de una persona con el brazo levantado (ver figura 3).

Figura 3 Distancia mínima partes vivas al suelo

1.6.2 Altura de los equipos sobre el nivel del suelo (hs) Esta altura se considera también como el primer nivel de barras hs (ver figura 4). En esta definición se encuentran los equipos como pararrayos, transformadores de medida, trampas de onda, desconectadores e interruptores. La altura mínima hs de las partes vivas sobre el nivel del suelo, en ningún caso deben ser inferiores a 3 metros, a no ser que se utilice una barreara de protección aislada.

En general , para cualquier equipo, la altura mínima de sus partes vivas se calcula de acuerdo a la siguiente expresión válida hasta 1000 m.s.n.m. (en caso contrario se deberá aplicar el factor de corrección respectivo):

h s

=

2,30 + 0,0105 ⋅ V max

donde Vmax es la tensión máxima de diseño del equipo de que se trate, expresada en (kV).


Página 7 de 12



1.6.3 Altura de las barras sobre el nivel del suelo (hb) La altura de las barras sobre el nivel del suelo, considera la posibilidad de que al pasar un persona por debajo de las barras, ésta reciba la sensación del campo eléctrico.

Esta

definición se encuentra normada en el código americano NESC, en cuya versión de 1993 se establecen valores de gradientes de tensión con un 10% de probabilidad de que el personal tenga la sensación de la existencia del campo eléctrico bajo las barras. La expersión que determina la altura hb (ver figura 4) de las barras, considerando el efecto del campo eléctrico, es la siguiente:

hb

=

5,00 + 0,0125 ⋅ V max

donde Vmax es la tensión máxima de diseño expresada en (kV).

1.6.4 Altura de remate de las líneas de transmisión en la subestación (hl) Los conductores de las líneas de transmisión que llegan o salen de una subestación, no deben rematar a una altura hl inferior a 6 metros.

Dicha altura, indicada en la figura 4, se puede obtener a aprtir de la siguiente expresión:

hl

=

5,00 + 0,006 ⋅ V max

donde Vmax es la tensión máxima de diseño expresada en (kV).

Esta definición es aplicable a subestaciones con tensiones mayores a 69 kV.


Página 8 de 12



Figura 4 Alturas mínimas de las partes de los equipos sobre el suelo

1.6.5 Distancias de seguridad para maniobras de personal Se entiende como distancias mínimas de seguridad , a los espacios libres que se deben conservar en las subestaciones para que el personal pueda circular y efectuar maniobras, sin que exista riesgo para sus vidas.

Las distancias de seguridad a través del aire está formadas por dos términos, el primero corresponde a la distancia mínima fase tierra y el segundo término depende de la talla media de los operadores según se muestra en la figura 5. Estas distancias se pueden expresar por las siguientes relaciones:

d h

=

d ft + 0,90

d v

=

d ft + 2,25


Página 9 de 12



donde:

d h

:

es la distancia horizontal (en metros) que se debe respetar en todas las zonas de circulación.

d v

:

es la distancia vertical (en metros) que debe respetarse en todas las zonas de circulación. Esta distancia nunca debe ser menor a 3 metros.

d ft

:

es la distancia mínima de fase a tierra correspondiente al BIL de la zona.

Figura 5 Dimensiones medias de alcance de un operador


Página 10 de 12



1.6.6 Zona de circulación de vehículos En las subestaciones grandes existen, debido a la necesidad de maniobras de operación y labores de mantención, zonas de circulación de vehículos.

Los espacios para la circulación de éstos vehículos están definidos para un alcance horizontal a las partes vivas de 0,7 metros mayor que la de fase a tierra y un alcance vertical a las partes vivas por lo menos igual a la distancia base para conexiones rígidas. En el caso de barras flexibles esta distancia será igual a la distancia base mas 0,5 metros para absorver los movimientos de los cables (ver figura 6).

De acuerdo

a lo anterior se tendrá que las

distancias para la zona de circulación de vehículos está dada por las siguientes expresiones::

d h

=

(d ft + 0,7) + 0,90

d v

=

(d ft + 0,5) + 2,25

El espacio parta la circulación de vehículos con cargas pesadas se determina tomando en cuenta las dimensiones exteriores del vehículo de mayor tamaño que se piense utilizar, incluido el transformador mas voluminoso que se instale en la subestación.

Figura 6 Distancias de vehículos a partes vivas


Página 11 de 12



1.6.7 Zonas de trabajo Durante las mantenciones a efectuar en una subestación, una vez desconectado los interruptores y desconectadores (pero no las secciones contiguas), el operador debe realizar la labor de mantención con plena seguridad.

Enestos casos las distancias de seguridad para las zonas de trabajo se detrminan de igual forma que que en los casos anteriores, o sea, sumando la distancia base mas una longitud como se indica en las siguiente ecuaciones y figura 7:

d h

=

(d ft + 1,75) + 0,90

d v

=

(d ft + 1, 25) + 2,25

En los casos en que, por alguna razón, no se puedan lograr las distancias mínimas de seguridad, todas las partes vivas de la sección deben aislarse del contacto humano por medio de barreras de protección que impidan los acercamientos peligrosos.

Figura 7 Distancias de seguridad en zonas de trabajo.


Página 12 de 12

50608821 Determinacion de Las Distancias Electricas en Subestaciones

Recommend Documents