estudio de sobretension y coordinación
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SISTEMAS DE ALTA TENSI N
No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
(1a FASE) S.E. NUEVO VALLARTA CEV
REV.:0 Fecha:09-02-2015
Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
MEMORIAS DE CLCULO.
COORDINACIN DE AISLAMIENTO
SECCION DEL CEV
S.E. NUEVO VALLARTA CEV
Rev. Fecha Elabor Revis Aprob Valid
0 19-12-2014 Libao Chang Xinbao Wang Haiying Li Songlin Chen
Firma
PRIMERA EMISIN
FECHA NOMBRE FIRMA RESPONSABLE
Elabor 5-12-2014 Libao Chang DIBUJANTE SENIOR
Revis 10-12-2014 Xinbao Wang TECNICO EN PRUEBAS
Aprob 13-12-2014 Haiying Li GERENTE DE INGENIERIA
Valid 19-12-2014 Songlin Chen VICE-PRESIDENTE DE INGENIERIA
Proyecto: SE 306 1803 Subestaciones del Occidental, (1 Fase)
Fecha 09-02-2015 Firma
-
SISTEMAS DE ALTA TENSI N
No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
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Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
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ESTUDIO DE SOBRETENSIN Y COORDINACIN DE AISLAMIENTO
NDICE
1 GENERAL ................................................................................................................................... 3
2 ANLISIS DE SOBRETENSIN ................................................................................................ 5
2.1 La mxima tensin de funcionamiento ................................................................................... 5
2.2 Sobretensin temporal ............................................................................................................. 6
2.3 Sobretensin operativa ............................................................................................................ 9
2.3.1 General ....................................................................................................................................... 9
2.3.2 El cierre del interruptor del lado de AT del CEV .................................................................... 9
2.3.3 La falla de una fase a tierra de la barra del lado de baja tensin ....................................... 16
2.3.4 Apertura del interruptor del lado de AT del CEV ................................................................. 24
2.3.5 Falsa activacin despus del cierre de la vlvula de TSC .................................................. 31
2.3.6 Sobretensin inicial del sistema de 230 kV del CEV ........................................................... 38
2.3.7 Resumen .................................................................................................................................. 46
2.4 Sobretensin de descargas atmosfricas ............................................................................ 47
3 CONFIGURACIN DEL APARTARRAYOS CON EL NIVEL DE PROTECCIN Y LA SELECCIN DE ENERGA SOPORTADA POR EL APARTARRAYOS ............................................. 48
3.1 Configuracin del apartarrayos y la seleccin de los parmetros principales ................ 48
3.2 El nivel de proteccin de la sobretensin de operacin y la energa soportada del apartarrayos .......................................................................................................................................... 50
3.2.1 Cierre del interruptor del lado de AT del CEV ...................................................................... 50
3.2.2 Falla de una fase a tierra de barra del lado de baja tensin ............................................... 51
3.2.3 Apertura del interruptor del lado de AT del CEV ................................................................. 53
3.2.4 Activacin falsa despus del cierre de la vlvula de TSC .................................................. 56
3.2.5 Sobretensin de operacin del sistema de 230 kV del CEV ............................................... 58
3.2.6 Nivel de proteccin de sobretensin de operacin y energa soportada del apartarrayos .......................................................................................................................................... 60
4 ANLISIS DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO .............................................................. 62
4.1 Los principios de diseo de margen de aislamiento ......................................................... 62
4.2.1 Coordinacin de Aislamiento de tensin de frecuencia industrial continua y sobretensin temporal ......................................................................................................................... 62
4.2.2 Coordinacin de Aislamiento de Sobretensin Operativa ................................................. 65
4.2.3 Coordinacin de Aislamiento de Sobretensin de Descargas atomosfericas ................. 67
5 ANLISIS DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO .............................................................. 69
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No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
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1 GENERAL Las sobretensiones de los Sistemas de Potencia son inevitables, as que todos los
equipos utilizados en el Sistema de Potencia deberan tener un anlisis de sobretensin y
coordinacin de aislamiento, con el fin de proteger la operacin segura de los equipos. En
esta memoria de clculo se realiza, hace un anlisis en detalle sobre el sistema de CEV
de la subestacin de Nuevo Vallarta 230kV, y tambin aniliza la configuracin de
apartarrayos y la recomendacin del nivel de aislamiento de los equipos. Las normas
aplicables son: IEC60071-1 IEC60071-1, IEEE C57.12.00-2010IEEE 1313.2-1999,
IEEE 1313.1-1996, y la herramienta utilizada para la simulacin de sobretensin es
PSCAD/EMTDC V4.2.1.
El modelo transitorio electromagntico del sistema de CEV fue construido por PSCAD se
muestra en la figura 1-1, y su descripcin es la siguiente:
(1) Lado 230kV de CEV: Se simula por el modelo de equivalentes de fuente de
tensin y la impedancia de corto circuito (fue calculado por la capacidad de corto
circuito de la Barra del lado de 230kV)
(2) Transformador de CEVSe usa el modelo clsico de transformador de PSCAD
capacidad nominal 160Mvar impedancia de corto circuito 13%modelo de
conexin Y/-11, el punto neutro del lado de AT con puesta a tierra corriente de
excitacin 0.01p.u
(3) Apartarrayos: Se usa el modelo de apartarrayos de PSCAD, Las caractersticas de
tensin de acuerdo con los datos de prueba cual fue ofrecido por el fabricante de
apartarrayos;
(4) TCR La vlvula individual se componen por concatenacin de los tiristores del
modelo de tiristores de PSCAD diseados con las caractersticas reales, objetivo
de control es bus de 230kVmotivo de control es 230kVcapacidad es 80MVar
(sensitiva)
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(5) TSC(dos grupos)La vlvula individual se componen por concatenacin de los
tiristores del modelo de tiristores de PSCAD diseados con las caractersticas
reales, cuando la tensin entre los terminales pasa cero se inserta la vlvula,
capacidad de 60 MVar(capacitiva)
(6) 5a y 7a filtro ramaUsa los circuitos de LC en serie a hacer simulacin, modelo
de cableado de estrella sin conexin a tierracapacidades nominales son 15Mvar
(capacitivas).
Fig1-1 Modelo transitorio electromagntico de CEV
FZ
T
CP
IP
B
Iab0
.00
13
3[H
]2
64
.69
[uF
]
0.1
[o
hm
]
CP
IP
RL
RL
Q = 130.8
V
A
FZ
T
CP
IP
B
26
4.6
9[u
F]
0.1
[o
hm
]
0.0
01
33
[H]
Ibc
FZ
T
CP
IP
B
BOD
26
4.6
9[u
F]
0.1
[o
hm
]
0.0
01
33
[H]
Ica
CP
IP
CP
IP
BOD
0.0124 [H]
Ia_
TC
R
Ib_
TC
R
Ic_
TC
R
Ibc_TCR Iab_TCR
Ica_TCR
Vtc
r
ET
CR
Lb
b
Dblck
H
L
(1)
(4)
(5)
(6)
(2)
(3)
6
6
FP1
FP2
FP3
FP4
FP5
FP6
1 2 3 4 5 6
Theta
Ebc
Eab
Eca
Va
Vb
Vc
PLLSix
Pulse6
thetaY
*
-1.0
*
-1.0
*a
165.0
0.0124 [H]
0.0124H]
KBR
A B C A B C A B C
ABC
Q =
0.0
18
84
VA
Q =
22
.31
VA
Q =
21
.86
VA
Q =
-1
.13
3
VA
FP4
T
2
FP1
T
2
FP3
T
2
FP6
T
2
T
2
FP5
T
2
FP2
BR
K_
TC
R
1.1
33
0.0
24
45
V
A
Vg_FC1
Vg_FC1
#1 #2
160.0 [MVA]230.0 [kV] / 13.8 [kV]
0.0
00
1 [u
F]
1 [u
F]
20
3.7
2 [u
F]
0.0
01
4 [H
]
20
3.7
2[u
F]
0.0
01
4 [H
]
20
3.7
2 [u
F]
0.0
01
4 [H
]
EFC1LccEFC1LbbEFC1Laa
EFC1CccEFC1CbbEFC1Caa
EF
C1
Cc
EF
C1
Cb
EF
C1
Ca
Vg_FC7
0.0
00
1[u
F]
20
3.7
2 [u
F]
0.0
00
71
[H]
20
3.7
2 [u
F]
0.0
00
71
[H]
20
3.7
2 [u
F]
0.0
00
71
[H]
EFC7LccEFC7LbbEFC7Laa
EFC7CccEFC7CbbEFC7Caa
EF
C7
Cc
EF
C7
Cb
EF
C7
Ca
A
B
C
C
B
A
A
B
C
V
A
0.0
00
01
[uF
]
0.0
00
01
[uF
]
0.0
00
01
[uF
]
A B C
Q =
87
.68
VA
0.9
5
ET
CR
Lcc
ET
CR
La
a
Ia
Eb
c
Eca
Ea
b
FZ
T
CP
IP
B
FZ
T
CP
IP
B
FZ
T
CP
IP
B
Iab0
.00
13
3[H
]
0.0
01
33
[H]
Ibc 0
.00
13
3[H
]
Ica
26
4.6
9[u
F]
0.1
[o
hm
]
26
4.6
9[u
F]
0.1
[o
hm
]
0.1
[o
hm
]
26
4.6
9[u
F]
CP
IP
CP
IP
CP
IP
TSC
TSC
5th fiter
7th fiter
TCR
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2 ANLISIS DE SOBRETENSIN
2.1 La mxima tensin de funcionamiento El anlisis de la memoria de clculo toma como valor base Este texto hace el anlisis y el
clculo basando en la condicin que el valor vlido de Um-230kV de la tensin mxima de
lnea de la Barra del lado de AT es 245kV y el valor vlido de Um-13.8kV de la tensin
mxima de lnea de la Barra del lado de baja tensin es 16.6kV. As que obtiene la tabla
de la tensin mxima de operacin de CEV:
Tabla2-1 La tensin mxima de operacin de CEV
Objeto voltaje/kV, rms
Barra de 230kV
fase a tierra 141.45
fase a tierra 245
Barra de 13.8kV
fase a tierra 9.58
fase a fase 16.6
Baha de TSC
fase a tierra 10.45
fase a fase 17.42
entre terminales de vlvulas 16.6
entre terminales del capacitor 17.42
entre los terminales del inductor 0.87
Baha de TCR
fase a tierra 9.58
fase a fase 16.6
entre terminales de vlvulas 16.6
entre los terminales del inductor 16.6
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(Continuacin)Tabla2-1 La tensin mxima de operacin de CEV
Objeto voltaje/kV, rms
Baha de 5a filtro
fase a tierra 9.98
fase a fase 17.29
entre terminales del capacitor 9.98
entre los terminales del inductor 0.41
Baha de 7a filtro
fase a tierra 9.78
fase a fase 16.94
entre terminales del capacitor 9.78
entre los terminales del inductor 0.2
En la tabla, la tensin de fase a tierra y fase a fase de la rama de TCR toma el valor de la tensin de fase a fase y fase a tierra de la Barra del lado de baja tensin. Este resultado se aplica en todas las tablas de este texto.
2.2 Sobretensin temporal Normalmente las sobretensiones temporales son causadas por las siguientes tres
situaciones
(1) La falla de sola fase a tierraLa falla de una fase a tierra del sistema afecta el
incremento de la tensin de fase a tierra sin falla. La amplitud de la sobretensin
depende de la conexin de puesta a tierra entre la ubicacin de puesta a tierra de
la falla y el neutro del sistema, sobre el sistema del neutro sin puesta a tierra, la
amplitud de la sobretensin temporal de fase a tierra sin falla es veces la
tensin del sistema.
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(2) Operacin de desconexin de cargaCuando las lneas estn sobrecargadas,
por algunas razones, el interruptor dispara y desconecta la carga. Y antes de la
desconexin, debido a que el transporte es una gran carga reactiva inductiva y
activa en la lnea, por lo que la fuerza electromotriz es ms grande que la tensin
del bus. Despus de la desconexin, de acuerdo con el principio de flujo
constante, el potencial de energa transitoria mantendr el valor original, junto con
el efecto de capacitancia de lneas de carga en vaco el cual se origina por la
desconexin y el aumento de potencial y frecuencia el cual fue causado por el
aumento de la velocidad del generador, producir una mayor sobretensin de
frecuencia de potencia.
(3) La resonancia y la resonancia ferromagntica. Como la sobretensin causada por
la resonancia tiene un valor muy alto, debera evitar la produccin de este tipo de
sobretensin por medidas de seguridad.
Por la falta de los datos de la Red Elctrica del sistema de 230kV, no se podr realizar el
clculo en detalle sobre la sobretensin temporal real del sistema de CEV. En sta
memoria de clculo, se considera que, el sistema de CEV es un sistema que el neutro del
lado de baja tensin sin puesta a tierra, la tensin mxima de fase a tierra es la tensin de
fase a tierra sin falla cuando la falla ocurre en la barra de una fase a tierra, por tanto, la
mxima sobretensin de fase a tierra entre la Barra del lado de baja tensin y cada baha
es 3Um-13.8kV. La tensin de fase a fase entre la Barra de CEV y cada baha, la tensin
entre terminales de vlvula de baha de TSC, la tensin entre terminales de vlvula de
baha de TCR y la tensin entre terminales de todos los capacitores e inductores, estas
tensiones deben considerar el valor de cada tensin cuando el sistema de 230kV sufre la
sobretensin de frecuencia de potencia 1.3Um-230kV. En base a las condiciones
anteriores, la mxima sobretensin temporal de CEV es como lo que muestra en la Tabla
2-2 :
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Tabla2-2 La sobretensin temporal de CEV
Descripcin Voltaje/kV, rms
Barra de 230kV
Fase a tierra 183.9
Fase a fase 318.5
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 16.6
Fase a fase 21.58
Baha de TSC
Fase a tierra 17.42
Fase a fase 22.65
entre terminales de vlvulas 21.58
entre terminales del capacitor 22.65
entre terminales del inductor 1.13
Baha de TCR
Fase a tierra 16.6
Fase a fase 21.58
entre terminales de vlvulas 21.58
entre terminales del inductor 21.58
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 17.29
Fase a fase 22.48
entre terminales del capacitor 22.48
entre terminales del inductor 0.53
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 16.94
Fase a fase 22.02
entre terminales del capacitor 22.02
entre terminales del inductor 0.26
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2.3 Sobretensin operativa
2.3.1 General La sobretensin transitoria de fase a tierra o de fase a fase que se origina por la falla de la
lnea, operaciones del interruptor u otras causas externas en el sistema. En sta memoria
se consideran la sobretensin en las siguientes situaciones.
(1) El cierre del interruptor del lado de AT de CEV.
(2) La falla de una fase de puesta a tierra del lado de baja tensin.
(3) La apertura del interruptor del lado de tensin de CEV.
(4) La apertura instantnea despus del cierre patronal de la vlvula de TSC.
(5) Sobretensin inicial del sistema de 230kV a CEV.
Sobretensin operativa obtenida por el siguiente clculo, sistema de 230kV 1p.u.=200.8sistema de 13.8kV 1.p.u.=13.55kV.
2.3.2 El cierre del interruptor del lado de AT del CEV La entrada lgica de CEV es: primero cierran todas desconectadoras tipo cuchilla del lado
de baja tensin, y luego cierra el interruptor del lado de AT de transformador de CEV, y al
final se abren las bahas de TCR y TSC. Debido al cierre del interruptor del lado de AT de
CEV, se refiere al transformador de CEV y la baha del filtro, entonces se producir la
sobretensin de la Barra del lado de baja tensin y todas las bahas. Bajo estas
restricciones, las condiciones estables para el cierre: la forma de operacin de sistema es
la mnima, la tensin de la Barra del lado de AT de CEV es la mxima tensin 245kV del
sistema, El tap del transformador del CEV se ubica en el valor nominal de 230kV/ 13.8kV.
La sobretensin causada por el cierre del interruptor, para obtener la sobretensin ms
critica que pueda producir ste, para esta memoria, en un ciclo de frecuencia de potencia
se toma la seleccin uniforme del momento de cierre del interruptor, y tambin se obtiene
estadsticamente la sobretensin ms crtica de la Barra del lado de baja tensin y todas
las bahas, el resultado del clculo se muestra en la siguiente Tabla. Debido al cierre del
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interruptor del lado del trasformador del AT de CEV, las bahas de TSC y TCR en ese
momento se encuentran cerradas, y la corriente la cual pasa en estas dos bahas es
mnima, por lo tanto, la tensin soportada del capacitor inductor de las bahas de TSC y
TCR ser de un valor muy pequeo, adems la tensin de fase a fase y fase a tierra de
estas dos ramas es tan grande como la de Barra.
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Tabla2-3 La sobretensin de maniobra causada por el cierre de ruptura lado AT de CEV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 220 1.1
Fase a fase 390 1.9
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 16.96 1.252
Fase a fase 29.38 2.168
Baha de TSC
Fase a tierra 16.96 1.252
Fase a fase 29.36 2.167
entre terminales de vlvulas 29.36 2.167
entre terminales del capacitor Muy pequeo Muy pequeo
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de TCR
Fase a tierra 16.96 1.252
Fase a fase 29.28 2.161
entre terminales de vlvulas 29.28 2.161
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 24.64 1.818
Fase a fase 41.2 3.041
entre terminales del capacitor 25.2 1.86
entre terminales del inductor 9.2 0.679
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 19.43 1.434
Fase a fase 35.3 2.605
entre terminales del capacitor 19.6 1.446
entre terminales del inductor 9.5 0.701
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En los siguientes grficos se muestra el comportamiento de las tensiones; de acuerdo a
los resultados obtenidos:
Fig2-1 Tensin de Barra de 230kV
Fig2-2 Tensin de Barra de 13.8kV
The 230kV busbar voltage/kV
0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 ...
...
...
-250
250
phase
to g
round
Us220
-400
-300 -200
-100
0 100
200 300
400
phase
to p
hase
Us220ab Ebusbc Us220ca
The 13.8kV busbar voltage/kV
time/s 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 ...
...
...
-20.0
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
phase
to g
round
Ebusa Ebusb Ebusc
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to p
hase
Ebusab Ebusca Ebusbc
-
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No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
(1a FASE) S.E. NUEVO VALLARTA CEV
REV.:0 Fecha:09-02-2015
Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
Fig2-3 Tensin de la baha de TSC
Fig2-4 Tensin de la baha de TCR
The voltage of TSC brach/kV
time/s 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 ...
...
...
-30
-20
-10
0
10
20
30
betw
een v
alv
e t
erm
inals
UVa UVb UVc
The voltage of TCR brach/kV
time 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 ...
...
...
-30
-20
-10
0
10
20
30
betw
een v
alv
e t
erm
inals
UTCRab UTCRbc UTCRca
-
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No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
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Fig2-5 Tensin de la baha de 5a filtro
The voltage of 5th f ilter brach/kV
time/s 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 ...
...
...
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC1Ca EFC1Cb EFC1Cc
-50
40
phase
to p
hase
EFC1Cab EFC1Cbc EFC1Cca
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
EFC1Ccc EFC1Cbb EFC1Caa
-10.0 -7.5
-5.0 -2.5
0.0 2.5 5.0
7.5 10.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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Fig2-6 Tensin de la baha de 7a filtro
The voltage of 7th f ilter brach/kV
time/s 0.100 0.110 0.120 0.130 0.140 0.150 0.160 0.170 0.180 0.190 0.200 ...
...
...
-20.0
-15.0 -10.0
-5.0 0.0
5.0 10.0
15.0 20.0
phase
to g
round
EFC7Ca EFC7Cb EFC7Cc
-40 -30
-20 -10
0 10 20
30 40
phase
to p
hase
EFC7Cab EFC7Cbc EFC7Cca
-20.0 -15.0
-10.0 -5.0
0.0 5.0
10.0
15.0 20.0
capaci
tor
EFC7Caa EFC7Cbb EFC7Ccc
-10.0 -7.5
-5.0 -2.5
0.0 2.5 5.0
7.5 10.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
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Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
(1a FASE) S.E. NUEVO VALLARTA CEV
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Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
2.3.3 La falla de una fase a tierra de la barra del lado de baja tensin
El lado de baja tensin del CEV es un sistema con neutro sin puesta a tierra, y se
comporta de las siguientes maneras, cuando ocurre una falla de una fase a tierra, la
corriente de corto circuito es una corriente capacitiva muy pequea, esta corriente
pequea no puede formar un arco estable, sino expresar un fenmeno que el arco
extingue temporalmente, cuando la corriente de falla pasa por cero, por lo cual disminuye
el valor de la tensin hasta el punto de recuperacin. Posteriormente, la falla, y reaparece
el arco, en ese momento el sistema producir un fenmeno intermitente al reducirse el
tiempo. Esta falla intermitente de puesta a tierra de extincin y reencendido del arco,
puede ocurrir al cambio instantneo de la situacin del sistema, y producir una
sobretensin elevada al sistema. La amplitud de sobretensin causada por este tipo de
fallas, relacionado al tiempo de extincin y reencendido del arco, se basa, en la extincin
del arco de la corriente oscilante de frecuencia industrial pasa cero, se llama la teora de
extincin del arco de frecuencia industrial; Y segn la investigacin, la teora de alta
frecuencia podr tener un valor muy alto de amplitud de sobretensin, y la teora de
frecuencia industrial podr tener un valor cerca al valor real de la amplitud de
sobretensin. Por lo anterior, se elige la teora de frecuencia industrial para hacer el
anlisis y simulacin de sobretensin, el resultado del anlisis de la teora de extincin del
arco de frecuencia industrial es cada medio periodo, ocurrir el mismo fenmeno de
extincin del arco y reencendido, cada vez, en el momento en que el reencendido
aumente, y cuando la tensin de fase aumente, ocurre el reencendido, y la amplitud de
sobretensin es ser igual. En esta memoria, se muestran dos resultados de la simulacin
de reencendido, y la situacin del funcionamiento antes de la falla para la simulacin y
son las siguientes: la tensin de Barra de AT de CEV es 230kV, y tap del transformador
es 218.5/13.8kV, se coloca un TSC, y la compensacin del lado de BT de CEV es 115.7
MVAR, la tensin del lado de BT es 15.8kV, y la mxima sobretensin la cual fue
calculada por la sobretensin se muestra en la siguiente tabla.
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Tabla2-4 Sobretensin de maniobra causada por la puesta a tierra de una fase de Barra de 13,8kV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 200.08 1
fase a fase 364.3 1.7
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 41.2 3.04
fase a fase 41.2 3.04
Baha de TSC
bloqueada
Fase a tierra 41.2 3.04
fase a fase 41.2 3.04
entre terminales de vlvulas 41.2 3.04
entre terminales del capacitor Muy pequeo Muy pequeo
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de TSC
desbloqueada
Fase a tierra 41.2 3.04
fase a fase 41.2 3.04
entre terminales de vlvulas 5 0.369
entre terminales del capacitor 23.2 1.712
entre terminales del inductor 21.2 1.565
Baha de TCR
Fase a tierra 41.2 3.04
fase a fase 41.2 3.04
entre terminales de vlvulas 26 1.919
entre terminales del inductor 20.6 1.52
-
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(Continuacin)Tabla2-3 La sobretensin de maniobra causada por el cierre de ruptura lado AT de CEV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 34.3 2.531
fase a fase 23.2 1.712
entre terminales del capacitor 13.2 0.974
entre terminales del inductor 14.1 1.041
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 34.3 2.531
fase a fase 22.4 1.653
entre terminales del capacitor 13.1 0.967
entre terminales del inductor 14.1 1.041
-
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En los siguientes grficos se muestra el comportamiento de las tensiones; de acuerdo a los resultados obtenidos:
Fig2-7 Tensin de Barra de 230kV
Fig2-8 Tensin de Barra de 13.8kV
The 230kV busbar voltage/kV
0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-200
-150
-100 -50
0
50
100 150
200
phase
to g
round
Us220
-400
-300 -200
-100
0 100
200 300
400
phase
to p
hase
Us220ab Ebusbc Us220ca
The 13.8kV busbar voltage/kV
time/s 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 0.850 0.860 0.870 ...
...
...
-50
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
Ebusa Ebusb Ebusc
-50
50
phase
to p
hase
Ebusab Ebusca Ebusbc
-
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Fig2-9 Tensin de la baha TSC bloqueada
The voltage of blocked TSC brach/kV
time/s 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 0.850 0.860 0.870 ...
...
...
-50 -40
-30 -20
-10 0
10
20 30
phase
to g
round
Etsca Etscb Etscc
-50
50
phase
to p
hase
Etscab Etscbc Etscca
-50
50
valv
e
UVa UVb UVc
-2.00 -1.50
-1.00 -0.50
0.00 0.50 1.00
1.50 2.00
capaci
tor
UCa UCb UCc
-2.00 -1.50
-1.00 -0.50 0.00 0.50
1.00 1.50 2.00
induct
or
ULa ULb ULc
-
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Fig2-10 Tensin de la baha TSC desbloqueada
The voltage of TSC unblocked brach/kV
time/s 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 0.850 0.860 0.870 ...
...
...
-50 -40
-30 -20
-10 0
10
20 30
phase
to g
round
Etsca Etscb Etscc
-50 -40
-30 -20
-10 0
10
20 30
phase
to p
hase
Etscab Etscbc Etscca
-2.0 -1.0
0.0 1.0
2.0 3.0 4.0
5.0 6.0
valv
e
UVa UVb UVc
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
UCa UCb UCc
-25.0
25.0
induct
or
ULa ULb ULc
-
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Fig2-11 Tensin de la baha de 5a filtro
The voltage of 5th f ilter brach/kV
time/s 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 0.850 0.860 0.870 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC1Ca EFC1Cb EFC1Cc
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to p
hase
EFC1Cab EFC1Cbc EFC1Cca
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
capaci
tor
EFC1Ccc EFC1Cbb EFC1Caa
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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Fig2-12 Tensin de la baha de 7a filtro
The voltage of 7th f ilter brach/kV
time/s 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 0.830 0.840 0.850 0.860 0.870 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC7Ca EFC7Cb EFC7Cc
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to p
hase
EFC7Cab EFC7Cbc EFC7Cca
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
capaci
tor
EFC7Caa EFC7Cbb EFC7Ccc
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
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2.3.4 Apertura del interruptor del lado de AT del CEV La lgica de apertura del CEV es la siguiente: Primero, Se realiza la apertura de las bahas del TCR y TSC, luego se desconectan los interruptores del lado de AT del transformador del CEV, como la carga del capacitor de cada baha no aporta y en el transformador del CEV existe una corriente de excitacin, eso causa, una sobretensin del lado de BT del CEV despus de la apertura de los interruptores. Por lo tanto, segn las consideraciones, la situacin de funcionamiento antes de la apertura del CEV para la simulacin es: la tensin de Barra de AT del CEV es 245 kV, y el tap del transformador es 218.5/13.8 kV, se coloca un TSC, y la compensacin del lado de BT del CEV es 124.9 MVAr, la tensin del lado de BT es 16.6 kV, y la mxima sobretensin la cual fue calculada por la sobretensin que se muestra en la siguiente tabla.
Tabla2-5 La sobretensin de maniobra causada por la apertura de ruptura lado AT CEV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 200.08 1
Fase a fase 364.3 1.7
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 18.09 1.335
Fase a fase 31.36 2.3144
Baha de TSC
Fase a tierra 41 3.026
Fase a fase 77.8 5.742
entre terminales de vlvulas 54.8 4.044
entre terminales del capacitor 24.67 1.821
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de TCR
Fase a tierra 18.09 1.335
Fase a fase 31.36 2.314
entre terminales de vlvulas 31.37 2.315
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
-
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COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
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Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 18.4 1.358
Fase a fase 31.8 2.347
entre terminales del capacitor 18.4 1.358
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 18.2 1.343
Fase a fase 31.6 2.332
entre terminales del capacitor 18.2 1.343
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
El interruptor de lado
AT de CEV fractura 468.75 2.33
En los siguientes grficos se muestra el comportamiento de las tensiones; de acuerdo a los resultados obtenidos:
Fig2-13 Tensin de Barra de 230kV
The 230kV busbar voltage/kV
0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-200
-150
-100 -50
0
50
100 150
200
phase
to g
round
Us220
-400
-300 -200
-100
0 100
200 300
400
phase
to p
hase
Us220ab Ebusbc Us220ca
-
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Fig2-14 Tensin de interruptor de AT de CEV
Fig2-15 Tensin de Barra de 13.8kV
The voltage of HV side breaker of SVC/kV
0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
500
fruct
ure
E220aa E220bb E220cc
The 13.8kV busbar voltage/kV
time/s 0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-20.0
-15.0
-10.0
-5.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
phase
to g
round
Ebusa Ebusb Ebusc
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
phase
to p
hase
Ebusab Ebusca Ebusbc
-
SISTEMAS DE ALTA TENSI N
No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
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Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
Fig2-16 Tensin de la baha de TSC
The voltage of TSC brach/kV
time/s 0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-40
50
phase
to g
round
Etsca Etscb Etscc
-80 -60
-40 -20
0 20 40
60 80
phase
to p
hase
Etscab Etscbc Etscca
-60
-40
-20
0
20
40
60
valv
e
UVa UVb UVc
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
UCa UCb UCc
-5.0
4.0
induct
or
ULa ULb ULc
-
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Fig2-17 Tensin de la baha de TCR
The voltage of TCR brach/kV
time 0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
valv
e
UTCRab UTCRbc UTCRca
-1.00
-0.80
-0.60
-0.40
-0.20
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
induct
or
ETCRLaa ETSCLbb ETCRLcc
-
SISTEMAS DE ALTA TENSI N
No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
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(1a FASE) S.E. NUEVO VALLARTA CEV
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Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
Fig2-18 Tensin de la baha de 5a filtro
The voltage of 5th f ilter brach/kV
time/s 0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC1Ca EFC1Cb EFC1Cc
-40 -30
-20 -10
0 10 20
30 40
phase
to p
hase
EFC1Cab EFC1Cbc EFC1Cca
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
EFC1Ccc EFC1Cbb EFC1Caa
-10.0 -7.5
-5.0 -2.5
0.0 2.5 5.0
7.5 10.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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Fig2-19 Tensin de la baha de 7a filtro
The voltage of 7th f ilter brach/kV
time/s 0.560 0.580 0.600 0.620 0.640 0.660 0.680 0.700 0.720 0.740 0.760 ...
...
...
-20.0
-15.0 -10.0
-5.0 0.0
5.0 10.0
15.0 20.0
phase
to g
round
EFC7Ca EFC7Cb EFC7Cc
-40 -30
-20 -10
0 10 20
30 40
phase
to p
hase
EFC7Cab EFC7Cbc EFC7Cca
-20.0 -15.0
-10.0 -5.0
0.0 5.0
10.0
15.0 20.0
capaci
tor
EFC7Caa EFC7Cbb EFC7Ccc
-2.00 -1.50
-1.00 -0.50
0.00 0.50 1.00
1.50 2.00
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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2.3.5 Falsa activacin despus del cierre de la vlvula de TSC Despus del cierre de la vlvula de TSC, la energa acumulada en el capacitor no se emite en un periodo corto, entonces, en un periodo de tiempo, la vlvula de TSC sufrir la suma de tensiones del capacitor ms la tensin de la Barra del lado BT, en ese caso, en el que la vlvula se da una falsa activacin en la tensin mxima entre terminales, se podr producir una sobretensin muy alta en el sistema. Y el escenario de funcionamiento antes del cierre de TSC es el siguiente: la tensin de Barra de AT de CEV es 245kV, el tap del transformador del CEV es 218.5/13.8kV, la compensacin del lado de BT del CEV es 124.9 MVAR, la tensin del lado de BT es 16.6kV, y el resultado del clculo se muestra en la siguiente tabla.
Tabla2-6 La sobretensin de maniobra causada por una falsa activacin de la vlvula de TSC
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
La Barra de 230kV
Fase a tierra 236.1 1.176
Fase a fase 439.2 2.187
La Barra de 13.8kV
Fase a tierra 21.7 1.601
Fase a fase 34.6 2.554
La rama de TSC
Fase a tierra 45.2 3.336
Fase a fase 79.3 5.852
entre terminales de vlvulas 56.2 4.148
entre terminales del capacitor 48.1 3.55
entre terminales del inductor 40.7 3.004
La rama de TCR
Fase a tierra 21.7 1.601
Fase a fase 34.6 2.554
entre terminales de vlvulas 34.8 2.568
entre terminales del inductor 22 1.624
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(Continuacin)Tabla2-6 La sobretensin de maniobra causada por una falsa activacin de la vlvula de
TSC
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
La rama de 5a filtro
Fase a tierra 38 2.804
Fase a fase 63.2 4.664
entre terminales del capacitor 38 2.804
entre terminales del inductor 26 1.919
La rama de 7a filtro
Fase a tierra 30.2 2.229
Fase a fase 49.9 3.683
entre terminales del capacitor 30.2 2.229
entre terminales del inductor 10 0.738
En los siguientes grficos se muestra el comportamiento de las tensiones; de acuerdo a los resultados obtenidos:
Fig2-20 Tensin de Barra de 230kV
The 230kV busbar voltage/kV
0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 0.530 0.540 0.550 0.560 0.570 0.580 ...
...
...
-300
-200
-100
0
100
200
300
phase
to g
round
Us220
-500
400
phase
to p
hase
Us220ab Ebusbc Us220ca
-
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Fig2-21 Tensin de Barra de 13.8kV
The 13.8kV busbar voltage/kV
time/s 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 0.530 0.540 0.550 0.560 0.570 0.580 ...
...
...
-25.0 -20.0
-15.0 -10.0 -5.0
0.0 5.0
10.0
15.0 20.0
phase
to g
round
Ebusa Ebusb Ebusc
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
phase
to p
hase
Ebusab Ebusca Ebusbc
-
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Fig2-22 Tensin de la baha de TSC
The voltage of TSC brach/kV
time/s 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 0.530 0.540 0.550 0.560 0.570 0.580 ...
...
...
-50
40
phase
to g
round
Etsca Etscb Etscc
-80 -60
-40 -20
0 20 40
60 80
phase
to p
hase
Etscab Etscbc Etscca
-60
-40
-20
0
20
40
60
valv
e
UVa UVb UVc
-50
50
capaci
tor
UCa UCb UCc
-50 -40
-30 -20 -10
0
10 20 30
induct
or
ULa ULb ULc
-
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Fig2-23 Tensin de la bahia de TCR
The voltage of TCR brach/kV
time 0.50 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
valv
e
UTCRab UTCRbc UTCRca
-25.0
25.0
y
ETCRLcc ETCRLaa ETSCLbb
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Fig2-24 Tensin de la baha de 5a filtro
The voltage of 5th f ilter brach/kV
time/s 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 0.530 0.540 0.550 0.560 0.570 0.580 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC1Ca EFC1Cb EFC1Cc
-80 -60
-40 -20
0 20 40
60 80
phase
to p
hase
EFC1Cab EFC1Cbc EFC1Cca
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
EFC1Ccc EFC1Cbb EFC1Caa
-25.0
25.0
induct
or
EFC1Laa EFC1Lbb EFC1Lcc
-
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Fig2-25 Tensin de la baha del filtro de 7a filtro
The voltage of 7th f ilter brach/kV
time/s 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 0.530 0.540 0.550 0.560 0.570 0.580 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC7Ca EFC7Cb EFC7Cc
-50
60
phase
to p
hase
EFC7Cab EFC7Cbc EFC7Cca
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
EFC7Caa EFC7Cbb EFC7Ccc
-12.5
10.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
-
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2.3.6 Sobretensin inicial del sistema de 230 kV del CEV Por la falta de los datos de la Red elctrica del sistema de 230kV, no se podr analizar en detalle la
sobretensin de operacin del lado de AT de CEV. Por lo cual, se selecciona el nivel de la proteccin de
sobretensin de operacin de los apartarrayos de Barra de 230kV siendo la mxima sobretensin de
operacin de fase a tierra, y segn la informacin, el nivel de proteccin de sobretensin de operacin del
apartarrayos de Barra de 230kV es 390kV. En consecuencia: en el lado de AT de CEV se tiene una amplitud
390kV de fase a tierra, y la tensin 230KV de la amplitud de fase a fase, y la forma de onda de la tensin
obtenida es la siguiente:
De acuerdo la manera anterior se obtiene la sobretensin de los equipos, y sus resultados como se muestran
en la siguiente tabla:
Tabla2-7 La sobretensin de maniobra que viene de sistema de 230 kV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 384 1.94
Fase a fase 663 3.302
Barra de 13.8kV
fase a tierra 33.3 2.458
Fase a fase 64.7 4.775
Baha de TSC
bloqueada
Fase a tierra 50 3.690
Fase a fase 88 6.4945
entre terminales de vlvulas 65 4.797
entre terminales del capacitor 24.66 1.82
entre terminales del inductor very small very small
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(Continuacin)Tabla2-7 La sobretensin de maniobra que viene de sistema de 230 kV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de TSC
desbloqueada
Fase a tierra 57.1 4.214
Fase a fase 90 6.642066421
entre terminales de vlvulas 20 1.476
entre terminales del capacitor 83 6.125
entre terminales del inductor 18 1.328
Baha de TCR
Fase a tierra 33.3 2.458
Fase a fase 64.7 4.775
entre terminales de vlvulas 65 4.797
entre terminales del inductor 39 2.878
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 51 3.764
Fase a fase 83 6.125
entre terminales del capacitor 51.2 3.779
entre terminales del inductor 12 0.886
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 38.1 2.812
Fase a fase 65 4.797
entre terminales del capacitor 38.1 2.812
entre terminales del inductor 8 0.59
-
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Fig2-26 Tensin de Barra de 230kV
Fig2-27 Tensin de Barra de 13.8kV
The 230kV busbar voltage/kV
0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 0.470 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 ...
...
...
-300
-200
-100 0
100
200
300 400
500
phase
to g
round
Ea Eb Ec
-800
-600 -400
-200
0 200
400 600
800
phase
to p
hase
Eab1 Ebc1 Eca1
The 13.8kV busbar voltage/kV
time/s 0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 0.470 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
Ebusa Ebusb Ebusc
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
phase
to p
hase
Ebusab Ebusca Ebusbc
-
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Fig2-28 Tensin de la baha de TSC desbloqueada
The voltage unblocked of TSC brach/kV
time/s 0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 0.470 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 ...
...
...
-60
40
phase
to g
round
Etsca Etscb Etscc
-80
100
phase
to p
hase
Etscab Etscbc Etscca
-20.0 -15.0
-10.0 -5.0
0.0 5.0
10.0
15.0 20.0
valv
e
UVa UVb UVc
-80 -60
-40 -20
0 20 40
60 80
capaci
tor
UCa UCb UCc
-20.0 -15.0
-10.0 -5.0 0.0 5.0
10.0 15.0 20.0
induct
or
ULa ULb ULc
-
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Fig2-29 Tensin de la baha de TSC bloqueada
The voltage blocked of TSC brach/kV
time/s 0.720 0.730 0.740 0.750 0.760 0.770 0.780 0.790 0.800 0.810 0.820 ...
...
...
-40
50
phase
to g
round
Etsca Etscb Etscc
-80
100
phase
to p
hase
Etscab Etscbc Etscca
-80 -60
-40 -20
0 20 40
60 80
valv
e
UVa UVb UVc
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
UCa UCb UCc
-0.030
-0.020
-0.010
0.000
0.010
0.020
0.030
induct
or
ULa ULb ULc
-
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Fig2-30 Tensin de la baha de TCR
The voltage of TCR brach/kV
time 0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 0.470 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 ...
...
...
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
valv
e
UTCRab UTCRbc UTCRca
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
induct
or
ETCRLcc ETCRLaa ETSCLbb
-
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Fig2-31 Tensin de la baha de 5a filtro
The voltage of 5th f ilter brach/kV
time/s 0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 0.470 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 ...
...
...
-50
-40 -30
-20 -10
0 10
20 30
phase
to g
round
EFC1Ca EFC1Cb EFC1Cc
-80 -60
-40 -20
0 20 40
60 80
phase
to p
hase
EFC1Cab EFC1Cbc EFC1Cca
-50 -40
-30 -20
-10 0
10
20 30
capaci
tor
EFC1Ccc EFC1Cbb EFC1Caa
-10.0
12.5
induct
or
EFC1Laa EFC1Lbb EFC1Lcc
-
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Fig2-32 Tensin de la baha de 7a filtro
The voltage of 7th f ilter brach/kV
time/s 0.420 0.430 0.440 0.450 0.460 0.470 0.480 0.490 0.500 0.510 0.520 ...
...
...
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
phase
to g
round
EFC7Ca EFC7Cb EFC7Cc
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
phase
to p
hase
EFC7Cab EFC7Cbc EFC7Cca
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
capaci
tor
EFC7Caa EFC7Cbb EFC7Ccc
-8.0 -6.0
-4.0 -2.0
0.0 2.0 4.0
6.0 8.0
induct
or
EFC7Laa EFC7Lbb EFC7Lcc
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2.3.7 Resumen
A travs del anlisis de la sobretensin de operacin que posiblemente aparecer en el sistema del CEV, se puede obtener la mxima sobretensin que cada equipo puede soportar como se muestra en la tabla 2-7, basado en la tabla 2-7, la sobretensin de operacin es mucho ms grande que la tensin normal de operacin, por tanto, para limitar la sobretensin de operacin, el CEV necesita configurar el apartarrayo para proteger los dispositivos de CEV. Y se aplica la configuracin en el siguiente punto.
Tabla2-7 La sobretensin mxima de maniobra de CEV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 390 1.94
Fase a fase 663 3.302
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 41.2 3.041
Fase a fase 64.7 4.775
Baha de TSC
Fase a tierra 57.1 4.214
Fase a fase 90 6.642
entre terminales de vlvulas 65 4.797
entre terminales del capacitor 83 6.125
entre terminales del inductor 40.7 3.004
Baha de TCR
Fase a tierra 41.2 3.041
Fase a fase 64.7 4.7758
entre terminales de vlvulas 65 4.797
entre terminales del inductor 39 2.878
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(Continuacin)Tabla2-7 La sobretensin mxima de maniobra de CEV
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 51 3.764
Fase a fase 83 6.125
entre terminales del capacitor 51.2 3.779
entre terminales del inductor 26 1.919
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 38.1 2.812
Fase a fase 65 4.797
entre terminales del capacitor 38.1 2.812
entre terminales del inductor 10 0.738
2.4 Sobretensin de descargas atmosfricas En caso que el sistema de blindaje de la subestacin falle y la descargue se dirija al sistema de CEV, todos los equipos del sistema de CEV sufrirn una sobretensin por descarga atmosfrica muy elevada, el valor de la amplitud llegar a cientos de kV. Para reducir el nivel de la sobretensin de descarga atmosfrica, necesita configurar apartarrayos y equipos apropiados en ubicaciones adecuadas, el detalle de la ubicacin se aplica en el siguiente captulo. Despus de configurar los apartarrayos, el nivel de sobretensin por descarga atmosfrica que pueden afectar de los equipos pueden estn debajo del nivel de proteccin de sobretensin por descargas atmosfricas del apartarrayo.
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3 CONFIGURACIN DEL APARTARRAYOS CON EL NIVEL DE PROTECCIN Y LA SELECCIN DE ENERGA SOPORTADA POR EL APARTARRAYOS
3.1 Configuracin del apartarrayos y la seleccin de los parmetros principales Segn el resultado del anlisis de la tensin en el captulo anterior, el sistema del CEV puede sufrir la sobretensin de operacin y descarga atmosfrica muy elevada, para proteger los equipos, se necesita escoger unos apartarrayos adecuados para limitar el la aparicin elevada de sobretensin en el sistema, por eso, la solucin escogida de la configuracin de apartarrayos del sistema de CEV se muestra en la figura 3-1.
a) Se ubica el apartarrayo A1 en el punto de conexin del interruptor a la entrada de la lnea en 230 kV y el lado de AT del transformador de CEV, para evitar la sobretensin del sistema de 230 kV al sistema de CEV.
b) Se ubica el apartarrayo A2 en la conexin del inductor de baha de filtro y capacitor, para evitar la sobretensin de baha de filtro.
c) Se ubica el apartarrayo A3 de fase a tierra se coloca en la Barra del lado de BT, para evitar la sobretensin de Barra de 34.5kV.
d) En la conexin de la vlvula de la baha de TSC y el capacitor, se configura el apartarrayo A4 de fase a tierra para evitar la sobretensin de la baha de TSC, y entre los terminales de vlvula de TSC se coloca el apartarrayo A5, para proteger tiristores de la baha de TSC.
Los parmetros detallados de los apartarrayos colocados se muestran en la Tabla 3-1.
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TCR Vavle
A1
A3
A2
230kV BUS
34.5kV BUS
TCRFC7
TSC Vavle
A4
TSC
A5A2
FC5
TSC Vavle
A4
TSC
A5A2
Fig 3-1 El esquema de apartarrayos de CEV
Tabla 3-1 Parmetro de los apartarrayos
Apartarrayo A1 A2 A3 A4 A5
Tensin de funcionamiento
continuo/kV, rms 154 19 19 19 28.8
Tensin nominal/kV, rms 192 23.8 23.8 23.8 36
Voltaje de CD de referencia
1mA /kV, rms 272.6 34 34 34 52
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3.2 El nivel de proteccin de la sobretensin de operacin y la energa soportada del apartarrayos
3.2.1 Cierre del interruptor del lado de AT del CEV La condicin del clculo es igual que en el punto 2.3.2, despus de configurar el apartarrayo, el resultado del clculo de sobretensin causada por el cierre del interruptor del lado de AT del CEV se muestra en la Tabla 3-2. Con la inclusin de los apartarrayos, el comportamiento del sistema antes y despus de cerrar el interruptor es el mismo.
Tabla3-2 La sobretensin de maniobra causada por el cierre de ruptura lado AT de CEV con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 220 1.1
Fase a fase 390 1.9
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 16.96 1.252
Fase a fase 29.38 2.168
Baha de TSC
Fase a tierra 16.96 1.252
Fase a fase 29.36 2.167
entre terminales de vlvulas 29.36 2.167
entre terminales del capacitor Muy pequeo Muy pequeo
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de TCR
Fase a tierra 16.96 1.252
Fase a fase 29.28 2.161
entre terminales de vlvulas 29.28 2.161
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
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Tabla3-2 La sobretensin de maniobra causada por el cierre de ruptura lado AT de CEV con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 24.64 1.818
Fase a fase 41.2 3.041
entre terminales del capacitor 25.2 1.86
entre terminales del inductor 9.2 0.679
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 19.43 1.434
Fase a fase 35.3 2.605
entre terminales del capacitor 19.6 1.446
entre terminales del inductor 9.5 0.701
3.2.2 Falla de una fase a tierra de barra del lado de baja tensin De igual manera la condicin como se mostr en el parrafo2.3.3, la operacin del apartarrayo; la tensin, la corriente y la energa soportada del apartarrayo se muestran en tabla 3-3, despus de colocar los apartarrayos, el resultado de sobretensin causada por el cierre de interruptores del lado de AT de CEV se muestra en la Tabla 3-4.
Tabla 3-3 La tensin, corriente y energa de apartarrayos causados por Una fase a tierra de 13.8kV
Apartarrayo A1 A2 para 5a filtro A2 para 7a
filtro A3 A4 A5
Operacin ninguna accin Accin Accin Accin Accin ninguna accin
Voltaje/kV, pico 247.7 36.9 36 22.1 42 42.9
Corriente/A,
pico Muy pequeo 16 11 very small 42 Muy pequeo
Energia/kJ,
pico Muy pequeo 0.024 0.02 0.12 0.82 Muy pequeo
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Table3-4 La sobretensin de maniobra causada por la puesta a tierra de 1 fase de autobs 13,8kV con
apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 200.08 1
Fase a fase 364.3 1.7
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 42 3.1
Fase a fase 41.5 3.063
Baha de TSC
bloqueada
Fase a tierra 42.9 3.166
Fase a fase 41 3.026
entre terminales de vlvulas 41 3.026
entre terminales del capacitor Muy pequeo Muy pequeo
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de TSC
desbloqueada
Fase a tierra 42.9 3.166
Fase a fase 40.1 2.96
entre terminales de vlvulas 5 0.369
entre terminales del capacitor 24.67 1.821
entre terminales del inductor 20.1 1.483
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(Continuacin)Table3-4 La sobretensin de maniobra causada por la puesta a tierra de 1 fase de autobs
13,8kV con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de TCR
Fase a tierra 42 3.1
Fase a fase 41.5 3.063
entre terminales de vlvulas 26 1.919
entre terminales del inductor 20.6 1.52
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 36.9 2.723
Fase a fase 23.2 1.712
entre terminales del capacitor 13.2 0.974
entre terminales del inductor 14.4 1.063
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 36.0 2.657
Fase a fase 22.4 1.653
entre terminales del capacitor 13.1 0.967
entre terminales del inductor 14.1 1.041
3.2.3 Apertura del interruptor del lado de AT del CEV Bajo la misma condicin como del punto 2.3.3, la operacindel apartarrayo; la tensin, la corriente y la energa soportada del apartarrayo se muestran en tabla 3-5, despus de colocar los apartarrayos, el resultado de sobretensin causada por el cierre de interruptores del lado de AT de CEV se muestra en laTabla 3-6.
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Tabla 3-5 Tensin, Corriente y energa de los apartarrayos causadas por la apertura de ruptura del lado de AT del CEV
Apartarrayo A1 A2 para 5a filtro A2 para
7a filtro A3 A4 A5
Operacin ninguna accin ninguna accin ninguna
accin ninguna accin accin ninguna accin
Voltaje/kV, pico 247.7 18.4 18.2 18.09 37 42.9
Corriente/A,
pico Muy pequeo Muy pequeo
Muy
pequeo Muy pequeo 17 Muy pequeo
Energa/kJ,
pico Muy pequeo Muy pequeo
Muy
pequeo Muy pequeo 5 Muy pequeo
Tabla3-6 La sobretensin de maniobra causada por la apertura de ruptura lado AT de CEV con
apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 200.08 1
Fase a fase 364.3 1.7
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 18.09 1.335
Fase a fase 31.36 2.3144
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(Continuacin) Tabla3-6 La sobretensin de maniobra causada por la apertura de ruptura lado AT de
CEV con apartarrayo
Baha de TSC
Fase a tierra 37 2.73
Fase a fase 72.9 5.38
entre terminales de vlvulas 50.7 3.74
entre terminales del capacitor 24.67 1.821
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de TCR
Fase a tierra 18.09 1.335
Fase a fase 31.36 2.314
entre terminales de vlvulas 31.37 2.315
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 18.4 1.358
Fase a fase 31.8 2.347
entre terminales del capacitor 18.4 1.358
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 18.2 1.343
Fase a fase 31.6 2.332
entre terminales del capacitor 18.2 1.343
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
El interruptor del lado de
AT del CEV fractura 468.75 2.33
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3.2.4 Activacin falsa despus del cierre de la vlvula de TSC
De igual manera la condicin como el prrafo 2.3.5, la operacin del apartarrayo; la tensin, la corriente y la energa soportada del apartarrayo se muestran en tabla 3-7, despus de colocar apartarrayos, el resultado de sobretensin causada por la apertura de los interruptores del lado de AT del CEV se muestra en Tabla 3-8.
Tabla 3-7 La tensin, corriente y energia de los apartarrayos
Apartarrayo A1 A2 para 5a filtro A2 for 7a
filtro A3 A4 A5
Operacin ninguna accin accin ninguna
accin ninguna accin accin accin
Voltaje/kV, pico 247.7 36 28.8 22.1 39.8 52.6
Corriente/A,
pico Muy pequeo 15.5
Muy
pequeo Muy pequeo 19.8 2.5
Energa/kJ,
pico Muy pequeo 0.19
Muy
pequeo Muy pequeo 0.82 0.05
Tabla3-8 La tensin de conmutacin causada por una falsa activacin de la vlvula TSC con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 247.7 1.234
Fase a fase 454.1 2.261
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 22.1 1.631
Fase a fase 38.9 2.871
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(Continuacin)Tabla3-8 La tensin de conmutacin causada por una falsa activacin de la vlvula TSC con
apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de TSC
Fase a tierra 39.8 2.937
Fase a fase 75.6 5.579
entre terminales de vlvulas 52.6 3.882
entre terminales del capacitor 43.6 3.218
entre terminales del inductor 37.5 2.768
Baha de TCR
Fase a tierra 22.1 1.631
Fase a fase 38.9 2.871
entre terminales de vlvulas 39 2.879
entre terminales del inductor 15.6 1.151
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 36 2.657
Fase a fase 70.4 5.196
entre terminales del capacitor 39.1 2.886
entre terminales del inductor 18.7 1.380
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 36 2.125
Fase a fase 55 4.059
entre terminales del capacitor 30.1 2.221
entre terminales del inductor 9.1 0.672
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3.2.5 Sobretensin de operacin del sistema de 230 kV del CEV De la misma manera la condicin como se mostr en el punto 2.3.6, la operacin del apartarrayo; la tensin, la corriente y la energa soportada del apartarrayo se muestran en tabla 3-9, despus de colocar los apartarrayos, el resultado de sobretensin causada por la apertura de los interruptores del lado de AT del CEV se muestra en la Tabla 3-10.
Tabla 3-9 Tensin, corriente y energa de apartarrayos
Apartarrayo A1 A2 para 5a filtro A2 para 7a
filtro A3 A4 A5
Operacin accin accin accin ninguna accin accin accin
Voltaje/kV, pico 390 38.2 36.2 33.35 44.8 60.8
Corriente/A, pico 1000 39 12 Muy pequeo 245 32.1
Energa/kJ, pico 828 1.64 0.14 Muy pequeo 7.5 2.38
Tabla3-10 La sobretensin de maniobra procedente de sistema de 230 kV con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de 230kV
Fase a tierra 390 1.942
Fase a fase 663 3.302
Barra de 13.8kV
Fase a tierra 33.35 2.461
Fase a fase 61.4 4.531
Baha de TSC
bloqueada
Fase a tierra 44.7 3.299
Fase a fase 82.8 6.111
entre terminales de vlvulas 60.8 4.487
entre terminales del capacitor 24.6 1.815
entre terminales del inductor Muy pequeo Muy pequeo
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(Continuacin)Tabla3-10 La sobretensin de maniobra procedente de sistema de 230 kV con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de TSC
desbloqueada
Fase a tierra 44.8 3.306
Fase a fase 85.4 6.303
entre terminales de vlvulas 20 1.476
entre terminales de vlvulas 78.2 5.771
entre terminales del inductor 37.2 2.745
Baha de TCR
Fase a tierra 33.35 2.461
Fase a fase 61.4 4.531
entre terminales de vlvulas 61.9 4.568
entre terminales del inductor 36.1 2.664
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 38.2 2.819
Fase a fase 79 5.830
entre terminales de vlvulas 49 3.616
entre terminales del inductor 12 0.886
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 36.2 2.672
Fase a fase 62.8 4.635
entre terminales de vlvulas 36.6 2.701
entre terminales del inductor 7.5 0.554
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3.2.6 Nivel de proteccin de sobretensin de operacin y energa soportada del apartarrayos
De acuerdo al resultado del clculo de este captulo, el valor recomendable del nivel de
proteccin de sobretensin de operacin y energa soportada de apartarrayos se muestra
en la Tabla 3-11; En la tabla 3-12 se muestran los resultados de la sobretensin de
maniobra mxima del CEV con apartarrayos
Tabla3-11 El SIPL y capacidad mnima de disipacin de potencia de apartarrayo
Apartarrayo A1 A2 para 5a filtro A2 para 7a
filtro A3 A4 A5
SIPL/kV 390 45 45 45 45 68.7
Corriente Coordinacin /A 1000 250 250 250 250 250
Energa/kJ 1000 10 10 10 10 10
SIPLNivel de proteccin al impulso por maniobra
Tabla3-12 Sobretensin de maniobra mxima del CEV con apartarrayos
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Barra de230kV
Fase a tierra 390 1.94
Fase a fase 663 3.302
Barra de13.8kV
Fase a tierra 42 3.1
Fase a fase 61.4 4.531
-
SISTEMAS DE ALTA TENSI N
No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
(1a FASE) S.E. NUEVO VALLARTA CEV
REV.:0 Fecha:09-02-2015
Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
(Continuacin) Tabla3-12 Sobretensin de maniobra mxima de CEV con apartarrayo
Descripcin Voltaje pico [kV] Voltaje pico [p.u.]
Baha de TSC
Fase a tierra 44.8 3.306
Fase a fase 85.4 6.303
entre terminales de vlvulas 60.8 4.487
entre terminales del capacitor 78.2 5.771
entre terminales del inductor 37.2 2.745
Baha de TCR
Fase a tierra 42 3.1
Fase a fase 61.4 4.531
entre terminales de vlvulas 61.9 4.568
entre terminales del inductor 36.1 2.664
Baha de 5a filtro
Fase a tierra 38.2 2.819
Fase a fase 79 5.830
entre terminales del capacitor 49 3.616
entre terminales del inductor 18.7 1.38
Baha de 7a filtro
Fase a tierra 36.2 2.672
Fase a fase 62.8 4.635
entre terminales del capacitor 36.6 2.701
entre terminales del inductor 14.1 1.041
-
SISTEMAS DE ALTA TENSI N
No. Documento : 1803-1-ME-NV-000-000 MEMORIA DE CALCULO:
COORDINACI N DE AISLAMIENTO SECCION DEL CEV
Descripcin del proyecto : 306 SE 1803 SUBESTACIONES DEL OCCIDENTE
(1a FASE) S.E. NUEVO VALLARTA CEV
REV.:0 Fecha:09-02-2015
Aseguramiento de Calidad NSA1301515 E00IE0109
4 ANLISIS DE COORDINACIN DE AISLAMIENTO
4.1 Los principios de diseo de margen de aislamiento
El mnimo margen de aislamiento de diseo segn la Tabla 4-1
Tabla 4-1 Mnimo margen de aislamiento del equipo de CEV
Impulso por Maniobra Impulso por Descarga
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