Comparacion IEEE 693 y ENDESA

Resultado de las Especificaciones de en el terremoto de Chile del 27-02-201 27-02-2010 0 Hernán Casar C.

an ago,

c u re 1

Resultado de las Especificaciones de diseño sísmico para equipos de alta tensión en el terremoto de Chile del 27-02-

• Principales daños en instalaciones de A.T. •

ormas e se o s sm co e ns a ac ones e Chile. Chil e. Que sucedió sucedió el el 27 de febrero febrero 2010. 2010.

. . ap ca es en

res uesta vs vs es es ectros de de di diseño • Es ectros de re •

Daños más frecuentes en terremoto del 27-02-2010 • Veri erific ficaci acione ones s sísmicas sísmicas inadecu inadecuada adas s • Ma Mate teri rial ales es frá frági gile les s (ale (aleac ació ión n de de alum alumin inio io fun fundi dido do)) • Efecto de estructura • Cables de conexión • Verifi erificacion caciones es sísmicas sísmicas inadecu inadecuadas adas de fabrican fabricantes tes

•

Conclusiones Conclusion es respecto a las especificaciones técnicas aplicables

2

Resultado de las Especificaciones de diseño sísmico para equipos de alta tensión en el terremoto de Chile del 27-02-

• Principales daños en instalaciones de A.T. •

ormas e se o s sm co e ns a ac ones e Chile. Chil e. Que sucedió sucedió el el 27 de febrero febrero 2010. 2010.

. . ap ca es en

res uesta vs vs es es ectros de de di diseño • Es ectros de re •

Daños más frecuentes en terremoto del 27-02-2010 • Veri erific ficaci acione ones s sísmicas sísmicas inadecu inadecuada adas s • Ma Mate teri rial ales es frá frági gile les s (ale (aleac ació ión n de de alum alumin inio io fun fundi dido do)) • Efecto de estructura • Cables de conexión • Verifi erificacion caciones es sísmicas sísmicas inadecu inadecuadas adas de fabrican fabricantes tes

•

Conclusiones Conclusion es respecto a las especificaciones técnicas aplicables

2

Principales daños en instalaciones A.T.earthquake February 27th, 2010, de Chile

Hundimiento de canales

Gene Ge nera raci ción ón té térm rmic ica a: Daños obras civiles y rotura tuberías Chimen Chim ene eas de ho horm rmiigó gón, n, hu hun ndi dimi mien ento to de a o os de tuberías

Transmisión: Algunos daños en equipos de A.T. desconectadores, anclaje de transformadores, equipos montados en altura.

Distribución: Caída de postes y acometidas

th Transmisión: Daños en e27 n equipos A.T. A.T. February , 2010,deChile

conexiones rígidas o sin holgura (1/2)

earthquake

th Transmisión: Daños en A.T. February 27equipos , 2010,deChile

earthquake

conexiones rígidas o sin holgura (2/2) Es recomendable seguir indicación de IEEE-693: Indica

holguras

y

conductores flexibles tipo multihebra de aluminio puro.

th Transmisión: Daños en A.T. February 27equipos , 2010,deChile

earthquake

Bushing tipo resorte. Mal diseño de empaquetadura

cementado

Transmisión: Daños en equipos de A.T.

Daños en bushings de transformadores y reactores (2/2

Material frágil (aleación aluminio

Transmisión: Daños en equipos de A.T.

Daños en interruptores (1/4)

rs

Transmisión: Daños en equipos de A.T

Damages on 220 kV circuit breakers (live tank) Daños en interruptores (2/4)

Material frágil:



Porcelana de mala calidad




Damages on 220 kV circuit breakers (live tank) Daños en desconectadores (1/1)

Ruptura de material frágil.


Anclaje de transformadores (1/2)

Falta topes o llaves de corte


Anclaje de transformadores (2/2)

Falta topes o llaves de corte


Equipos montados en altura (1/2)


Equipos montados en altura (1/2)

Resultado de las Especificaciones de diseño sísmico para equipos de alta tensión con terremoto de Chile del 27-02-

•

Principales daños en instalaciones de A.T.

•

Normas de diseño sísmico de instalaciones de A.T. a licables en Chile. Que sucedió el 27 de febrero 2010.

• Daños más frecuentes en terremoto del 27-02-2010 • Verificaciones sísmicas inadecuadas • Materiales frágiles (aleación de aluminio fundido) • Efecto de estructura • Cables de conexión • Verificaciones sísmicas inadecuadas de fabricantes •

Conclusiones respecto a las especificaciones técnicas aplicables

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TRANSELEC and National seismic requirements Instalaciones de A.T. Requisitos de diseño sísmico en Chile Los

requisitos al diseño símicos en Chile empiezan en ENDESA Chile, el año 1960, de la mano del Ingeniero don Fernando Novoa. Después de varias revisiones a este documento, en 1987 ENDESA emite la especificación sísmica ETG 1015 la cual fue prepara a con a uer e co a orac n e pro esor on r uro r as qep . ‐

‐

La

Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio de la CNE establece en su , `` ” ‐

Actualmente

ENDESA no emite la ETG 1020, siendo la empresa de Ingeniería INGENDESA quien la especifica en versiones adaptadas. t ene y mant ene a espec cac n e se o s sm co e nsta ac ones eléctricas de alta tensión, ETG A.0.20 la cual sigue la antigua ETG1020 de ENDESA. ‐

‐

18

‐693 v.s. IEEEchilenos ETG‐A.0.20 IEEE 693 v.s requisitos sísmicos (A.T.)

ZPA H = 0.5

V=0.4

ZPA H= 0.5 Transelec

V=0.3

Required Response Spectrum

ETG-A.0.20

a=0,5 g

v=50 cm/seg

ZPA=30 Hz

2,0

0,5%

F1

1,8

F2

1%

) , g / A ( 1,4

2% 3%

n o 1,2 i t a r e 1,0 l e c c 0,8 a l a r t 0,6 c e p S 0,4

5% 7% 10%

0,2 0,0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Frequency [Hz]

[g]

1,80 1,60

IEEE 693 2%

1,40 1,20

ETG 2%

1,00 0,80 0,60 0,40 0,20 0

5

10

15

[Hz] 20

25

30

20

22

24

26

28

30

‐693 v.s. IEEEchilenos ETG‐A.0.20 IEEE 693 v.s requisitos sísmicos (A.T.)

IEEE-693

ETG-1020 or ETG-A.0.20

Aceleración horizontal ZPA vertical

0,5 g en High Level 80% de horizontal

0,5 g 60% de horizontal

Zonificación sísmica Tipo suelo

Zona única Todo tipo de suelo

Zona única Todo tipo de suelo

200% nivel probado

200% nivel probado

Factor de seguridad materiales dúctiles

> 1.25

>1.25

Factor de seguridad materiales frágiles

> 2.0

>2.0

1.5

1.2

1.1 ~ 2.5

1,5

Cargas adicionales con sismo

Todas excepto viento, cortocircuito y operacionales

Fuerza en terminales, viento, fuerza cortocircuito y operacionales

Método de calificación

Preferentemente por ensayos y análisis. Cálculo en casos de menor relevancia

Preferentemente por ensayos y análisis. Análisis con acuerdo del usuario

Datos catálogo

Valor mínimo estadístico (µ-2σ) determinado por ensayo

Nivel resistido proyectado (perfomance level)

Factor cálculo estático Factor estructura

Verificación límite admisible materiales frágiles

Terremoto, Chile 27 Febrero 2010 th

February 27 , 2010, Chile earthquake

Angol

21

Terremoto, Chile 27 Febrero 2010 th


22

Terremoto, Chile 27 Febrero th 2010. Maipú


,

23

Terremoto, Chile 27 Febreroth2010. Santiago


0,27 g

24

Terremoto, Chile 27 Febrero 2010. Concepción th


0,40 g

25

Terremoto, Chile 27 Febrero th 2010. Angol


0,93 g

26

Espectros terremoto vs espectros de diseño th


,

[g]

ETG 2%

4,00

IEEE 693 2% RCh433 Z3,S III, I=1,2, R=1 3,50

Maipú 2% Santiago 2% Concepción 2%

3,00

Angol 2% 2,50

2,00

1,50

1,00

0,50

0

5

10

15

20

[Hz]

25

30

27



Espectro Maipú y Santiago vs espectro de diseño [g] 3,00 ETG 2% IEEE 693 2% 2,50 RCh433 Z3,S III, I=1,2, R=1 Maipú 2% 2,00

Santiago 2%

1,50

1,00

0,50

-

[Hz]

28



Espectro Concepción vs espectro de diseño [g] 2 ETG 2% IEEE 693 2% RCh433 Z3,S III, I=1,2, R=1 1,5

Concepción 2%

1

,

[Hz]

0 0

5

10

15

20

25

30

29

Causa daños más frecuentes en terremoto del 27-02-2010

Las causas de los daños en instalaciones de Alta Tensión se ueden resumir en lo si uiente: • No verificación por el usuario de requisitos sísmicos • Verificaciones sísmicas inadecuadas •

Resistencia de aisladores inferior a lo garantizado

•

Materiales frágiles (aleación de aluminio fundido)

•

Cables de conexión

• Verificaciones sísmicas inadecuadas de fabricantes 30

Resistencia de aisladores porcelana inferior a lo garantizado La resistencia a la flexión de un aislador de porcelana depende de muchos factores, como los siguientes:

•Materia prima, sílice, alúmina, pureza, grano •Forma, diseño •Proceso de secado, horneado, tiempo y enfriamiento •Diseño de flanges y proceso de pegado (portland) •Pocelanas pegadas (¿?) o an er or ace que e va or res s o, o e rup ura a a ex n, de un aislador de porcelana tiene una característica mínima estadística, la cual se puede asimilar a una distribución de . Se considera como valor admisible de un aislador de porcelana ensayos de ruptura de especímenes de su universo. 31

Resistencia de aisladores porcelana inferior a lo garantizado El valor mínimo estadístico de ruptura a la flexión (µ-2σ), sólo se determina por ensayos y es válida sólo para un diseño y para . tiempo en tiempo.

Se deben quebrar a menos especimenes.

32

Resistencia de Materiales frágiles (aleación de aluminio fundido) La resistencia a la flexión de piezas frágiles, como la aleación de aluminio fundida o fierro fundido, presentan la mismas . que la característica frágil de la aleación de aluminio se ve fuertemente incrementada con el contenido de ínfimas partes de fierro u otros com onentes.

Una de los principales terremoto fue que se consideró los materiales fundidos como dúctiles

33

Resistencia de Materiales frágiles (aleación de aluminio fundido) Para determinar la resistencia a la flexión de pieza de aleación fundida o fierro fundido se debe proceder por ensayos a la valor mínimo estadístico de ruptura (µ-2σ). El ensayo es sólo válido para el diseño y fundición especifica y es valida por un corto tiem o.

34

Efecto estructura Los espectros de respuesta de diseño de los equipos están definidos a nivel de la tierra. Si la estructura de soporte del equipo es flexible el espectro de diseño se debe amplificar adecuadamente. Por ejemplo el caso de un transformador con bushings de alta tensión en su parte superior se debe aumentar el espectro de diseño en un factor de 1,5 (ETG) ó 2,0 (IEEE693). El estanque de un transformador de poder es un cuerpo flexible. eg n a magn u e rans orma or es e escogido adecuadamente.

ac or

e e ser

35

Efecto estructura

IEEE 693 acepta calificación de los bushings sobre 161 kV . Estructuras soportes flexibles (fp<30 Hz) puede actuar como un filtro mecánico ue reduce la aceleración en la base del equipo con mono modo de resonancia, pero es más conservador usar estructuras rígidas para soportar equipos.

No es recomendable instalar . . cortafuegos y en general en estructuras rígidas.

36

Cables de conexión a los equipos

Se deben considerar las holguras de los cables de conexión . efectuarse con cables flexibles como es los cables de Aluminio puro multi hebra.

37

Verificaciones sísmicas inadecuadas de fabricantes

Algunos fabricantes de equipos de Alta Tensión han sido sísmico de sus equipos. Lo anterior es normalmente manejado a nivel comercial y las ansias de vender hace ue se roduzcan estos roblemas en la etapa de ofertas. Se requiere de parte de los usuarios una cuidadosa revisión de dichas demostraciones las cuales tienen que estar basadas en datos objetivos. emostrac ones por mo e ac n n m ca e en estar restringidas a los casos que no es aplicable el análisis estático. Esto debido que la única forma de verificar un . 38

Resultado de las Especificaciones de diseño sísmico para equipos de alta tensión con terremoto de Chile del 27-02-

•

Principales daños en instalaciones de A.T.

•

Normas de diseño sísmico de instalaciones de A.T. aplicables en Chile. Que sucedió el 27 de febrero 2010.

• Daños más frecuentes en terremoto del 27-02-2010 • Verificaciones sísmicas inadecuadas • Resistencia de aisladores inferior a lo garantizado • Materiales frágiles (aleación de aluminio fundido) • Efecto de estructura • Cables de conexión •

•

Conclusiones respecto a las especificaciones técnicas aplicables

39

Conclusión o Lección aprendida

• La mayoría de las instalaciones de Alta Tensión

27.02.2010. •

os a os en equ pos ocurr eron por una na ecua a aplicación de las especificaciones de diseño sísmico aplicables.

• Las especificaciones de diseño sísmico parecen en general adecuadas para los equipos de alta tensión. No se ve una necesidad imperiosa de aumentar el espectro de diseño. Se debe sólo estudiar la posibilidad de igualar el espectro de la ETG con el de la IEEE693 High Level. 40

Conclusión o Lección aprendida

• El usuario debe efectuar una verificación de las

fabricantes. •

a res s enc a e os ma er a es r g es e e e ec uarse objetivamente de modo que sea aplicable al equipo adquirido.

• Se debe considerar el efecto estructura para decidir la amplificación del espectro de diseño sísmico aplicable. • Las conexiones a los equipos de A.T. deben hacerse considerando las holguras necesarias y con cable flexible 41

CONCLUSIONS CONCLUSIONES o u o a os en a mayor par e e a re

e

. .

42

Comparacion IEEE 693 y ENDESA

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