ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL COORDINACION DE PROTECCION DE SOBREVOLTAJE • Presentada por: • Roberto Loor S. • Fabricio Granda Q. • Gabriel Jiménez B.

2. Introducción La construcción de instalaciones eléctricas requiere adquirir equipamientos eléctricos que deben seleccionarse entre los existentes en el mercado, en general no se construyen equipos especialmente para una dada instalación, por lo tanto se inicia desarrollando estudios que tienden a fijar las características que deberían tener estos equipos, y se verifican que éstas características entren dentro de los rangos normales de producción.

3. Comparación de las sobretensiones - La tensión máxima que puede presentarse en modo permanente, define la tensión nominal de los equipos. - Las sobretensiones temporarias, resultan de cambios de configuración de la red, y se presentan ante pérdidas de carga, resonancias, fallas a tierra. Su duración es del orden del tiempo de actuación de los reguladores o las protecciones.

4. Comparación de las sobretensiones • Las sobretensiones de maniobra se presentan ante los cambios bruscos de configuración de la red, asociadas a cierres y aperturas de interruptores o a fallas. • Se presentan por interrupciones de carga reactiva, de líneas de transformadores, por fallas, durante el cierre y el recierre, etc.

5. Comparación de las sobretensiones - Sobretensiones atmosféricas se presentan particularmente en redes expuestas, ante fallas del blindaje dado por el hilo de guardia y la sobretensión puede provenir de una línea o producirse en la estación, que son las partes de la red eléctrica expuestas a la atmósfera.

6. Comparación de las sobretensiones La descarga puede ser directa pero un buen blindaje garantiza contra este efecto. También puede producirse contorneo inverso de la cadena de aisladores. Esta situación es muy poco probable que se presente en la estación por la baja resistencia de puesta a tierra de la misma, pero es probable en la línea (porque la resistencia de tierra de los soportes es elevada), y de esta manera se originan las sobretensiones atmosféricas que penetran a la estación.

7. Características de los aislamientos Los aislamientos, de una forma general, abarcan las distancias en aire, los aislamientos sólidos y los inmersos en líquido aislante. De acuerdo con la finalidad a que se destinan, se los clasifica como aptos para uso externo o uso interno, conforme se los utilice en instalaciones sujetas a agentes externos, tales como humedad, polución, intemperie, etc., o no respectivamente.

8. Características de los aislamientos En una subestación, los aislamientos autoregenerativos de los componentes pueden ser clasificados en dos grupos, dependiendo del tipo de utilización.

9. Características de los aislamientos El primer grupo es el de los aislamientos de los equipamientos, tales como: parte externa de los aisladores de los transformadores de potencia, reactores y transformadores de medición y parte externa de los equipamientos de maniobra y de medición (interruptores, seccionadores y divisores capacitivos de tensión). Las partes internas de esos equipamientos, son de tipo no regenerativo y, por lo tanto, los equipamientos citados anteriormente poseen ambos tipos de aislamientos.

10. Características de los aislamientos El segundo grupo de aislamientos es el que se refiere, solamente, a instalaciones propiamente dichas. En este grupo están incluidos los aislamientos en aire, correspondientes a la distancia conductor–estructura, barras–estructura, parte con tensión del equipamiento–estructura y conductor– conductor, los soportes aisladores, las cadenas de aisladores y las columnas aislantes de las bobinas de bloqueo. Todos estos son regenerativos.

11. Principios básicos de coordinación del aislamiento Se denomina coordinación del aislamiento al conjunto de procedimientos, utilizados principalmente para la especificación de los equipamientos, que tiene por objetivo fundamental la reducción, a nivel económico y operacional aceptable, de la probabilidad de fallas en los equipamientos y falta de suministro de energía, teniendo en cuenta las solicitaciones que pueden ocurrir en el sistema y las características de los dispositivos de protección.

12. Principios básicos de coordinación del aislamiento Para efectuar la coordinación del aislamiento se actúa en dos direcciones: • las máquinas y los aparatos se construyen de manera que sean capaces de soportar sin daños las solicitaciones provocadas por las sobretensiones de tipo atmosférico o de origen interno (maniobra) contenidas dentro de ciertos niveles, • con oportunos aparatos de protección (descargadores) y adoptando particulares criterios de construcción de las instalaciones, se trata de contener las sobretensiones dentro de los niveles tolerables para las máquinas y los equipos.

13. Coordinación de la aislación (relación entre valores) • Veamos algún ejemplo: • La red de 132 kV, tiene una tensión máxima de servicio de 145 kV, por lo tanto los equipos que se utilizan en ella tienen tensión nominal 145 kV, no habiendo objeción en utilizar equipos de mayor tensión (170 kV) pero que cuestan más. • En media tensión la industria produce equipos de tensiones nominales de 12 kV, y 17.5 kV según el origen (país) de los equipos. Nuestras redes de media tensión son de tensión nominal 13.2 kV, y con tensión máxima de servicio de 14.5 kV y por lo tanto sólo admiten el uso de equipos de 17.5 kV (o de 24 kV) pero no de 12 kV.

14. Métodos de Coordinación de Aislamiento • En forma semejante a las lineas de transmisión para la coordinación de aislamiento en subestaciones electricas existen básicamente dos metodos: 1.- Semiprobabilisticos o convencionales. 2.- Probabilisticos

15. Selección de las caracteristicas del apartarrayo Esta selección deberia basarse en las condiciones de sobretensiones maximas esperadas, de manera que el apartarrayo empleado debe ser capaz de soportar estas condiciones con un riesgo minimo de falla en el mismo.

16. Suponiendo que se emplean apartarrayos en la instalación, seleccionar los niveles básicos de aislamiento por rayo (NBI) ypor maniobra de interruptores (NBS). En sistemas de extra alta tensión, los apartarrayos se localizan tan cerca como sea posible del transformador. Las caracteristicas de protección del apartarrayos se usan con un margen de protección, para determinar de esta forma los niveles básicos de aislamiento por impulso y por maniobra de interruptor para el transformador; para otros equipos, como el interruptor y las cuchillas desconectadoras, estos niveles se calculan de la misma forma.

17. Para niveles de extra alta tensión y ultra alta tensión (mas de 400Kv) en el aislamiento autorrecuperables, se determinan los niveles básicos de aislamiento por maniobra de interruptores (NBS). En estos niveles de tensión en el sistema, existe la posibilidad de que se permitan valores inferiores de NBS, dado que las características de protección del apartarrayos para ondas de switcheo pueden ser mayores que las ondas producidas por las maniobras de interruptores en el sistema.