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COORDINACION DE AISLAMIENTO

Presentado por:

Juan David Martinez Molina

Presentado a:

Ing. Omar Trujillo

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERA JULIO GARAVITO ALTA TENSIN BOGOT D.C.

2015

COORDINACIN DE AISLAMIENTO

El documento entrega informacin detallada del procedimiento requerido para la coordinacin de aislamiento y la eleccin de los descargadores cumpliendo con los estndares de seguridad con el fin de garantizar proteccin para una maquina o equipo determinado.

CASO A CASO B

Transformador

Potencia:20MVA

Frecuencia:60hz

Tensin:220kV/500kV

Aislado de tierra

Se realizara la coordinacin de aislamiento para dos tipos de descargadores clasificados segn sus materiales de construccin:

SiC (carburo de silicio)

ZnO (oxido de zinc)

CASO A

Carburo de silicio (SiC)

1. El primer parmetro de entrada son los valores de trabajo del transformador estandarizando al valor mximo de tensin:

Un [kV] Umx[kV]

220 245

500 550

Para el caso A: el transformador est aislado de tierra entonces se usa un factor de 1.73 para sistemas aislado para poder calcular el valor de tensin mximo del descargador:

: max =

3 1,73 =

245

3 1,73 = 244.71 228

: max =

3 1,73 =

550

3 1,73 = 549.35 444

Transformador

Potencia:20MVA

Frecuencia:60hz

Tensin:220kV/500kV

Slidamente aterrizado

Una vez calculado estos valores mximos de tensin seleccionamos de un catlogo de descargadores los valores de referencia NPR (Nivel de proteccin contra descarga atmosfrica) y NPM (nivel de proteccin contra descarga atmosfrica) basados en onda de frente rpido y la mayor probabilidad seleccionada para 10 kA, y las de 30/60 us son las ondas de frente lento y de igual forma se selecciona para una corriente de 2kA.

NPR 502 977

NPM 451 878

2. A continuacin seleccionamos los factores de seguridad Ki y Km aumentando la confianza de la coordinacin de aislamiento

Ki: 1.25 (Un>52kV)

Km: 1.15

3. Para el clculo del nivel mnimo de aislamiento (NBI) la siguiente ecuacin

. : = = 627.5

. : = = 1221.25

4. Valores de los BIL para el sistema

Un [kV] Umx[kV] BIL [kV]

220 245 750

500 525 1425

5. Determinar el BSL (Basic switching level) el cual se obtiene multiplicando el BIL previamente seleccionado por un factor segn el tipo de aislante del equipo, el cual para este caso es aceite por la potencia del transformador cuya constante es de 0.83

. : = 0.83 = 623

. : = 0.83 = 1183

6. Relacin BSL/NPM tratando de asegurar que dicho cociente sea mayor que el factor de seguridad Km

Un [kV] BSL[kV] BSL/NPM Mayor que Km=1.15

220 623 1.38 Si

500 1183 1.35 Si

Tabla de Resumen

Tensin nominal [kV] 220 500

Tensin mxima del sistema [kV] 245 550

Neutro aislado 1,73

Tensin del descargador [kV] 244,71 549,35

Tensin nominal del descargador [kV] 228 444

NPR 502 977

NPM 451 878

Factor ki 1,25

Factor Km 1,15

NBI 627,5 1221,25

BIL 750 1425

BSL 6223 1183

BSL/NPM 1,38 1,35

Criterio (BSL/NPM>Km) si si

xido de Zinc (ZnO) 1. En el caso de un descargador de xido de zinc se introducen dos nuevos conceptos: COV

(voltaje continuo de operacin) y TOV (sobre voltaje temporal de Operacin).

Un [kV] Umx[kV]

220 245

500 550

Clculo del COV y el TOV

Donde Ke es una constante que depende de si el sistema esta aterrizado o aislado en este caso es aislado (1.73).

. : =

3= 141.45

. : = = 244.71

. : =

3= 317.54

. : = = 549.35

Luego calculamos los coeficientes R0 y Re

Donde k1 tiene un valor constante de 0.8 y k2 de 1.15 para tiempos generalmente de 1 segundo

. 0 =

1= 176.81

. =

2= 212.79

. 0 =

1= 397

. =

2= 477.7

Despus escogemos el valor mximo entre R0 y Re, estandarizamos dicho valor para obtener el valor de tensin nominal del descargador y se repite el proceso de clculos como en el descargador de carburo de silicio:

NPR 476 977

NPM 427 878


Ki: 1.25 (Un>52kV)

Km: 1.15


. : = = 595

. : = = 1221.25



220 245 750

500 525 1425


. : = 0.83 = 623

. : = 0.83 = 1183



220 623 1.45 Si

500 1183 1.35 Si

TABLA DE RESUMEN



Neutro aislado 1,73

COV 141,45 317,54

TOV 244,71 549,35

R0 176,81 396,93

Re 212,79 477,69



NPR 476 977

NPM 427 878

Factor ki 1,25

Factor Km 1,15

NBI 595 1221,25

BIL 750 1425

BSL 623 1183

BSL/NPM 1,46 1,35


CASO B

Carburo de silicio (SiC)

1. El primer parmetro de entrada son los valores de trabajo del transformador estandarizando al valor mximo de tensin:

Un [kV] Umx[kV]

220 245

500 550

Para el caso A: el transformador est aislado de tierra entonces se usa un factor de 1.4 para sistemas aislado para poder calcular el valor de tensin mximo del descargador:

: max =

3 1,4 =

245

3 1,4 = 198.03 198

: max =

3 1,4 =

550

3 1,4 = 444.56 444

Una vez calculado estos valores mximos de tensin seleccionamos de un catlogo de descargadores los valores de referencia NPR (Nivel de proteccin contra descarga atmosfrica) y NPM (nivel de proteccin contra descarga atmosfrica) basados en onda de frente rpido y la mayor probabilidad seleccionada para 10 kA, y las de 30/60 us son las ondas de frente lento y de igual forma se selecciona para una corriente de 2kA.

NPR 436 977

NPM 392 878


Ki: 1.25 (Un>52kV)

Km: 1.15


. : = = 545

. : = = 1221.25



220 245 750

500 525 1425


. : = 0.83 = 623

. : = 0.83 = 1183



220 623 1.59 Si

500 1183 1.35 Si

Tabla de Resumen



Neutro Slidamente aterrizado 1,4



NPR 436 977

NPM 392 878

Factor ki 1,25

Factor Km 1,15

NBI 545 1221,25

BIL 750 1425

BSL 623 1183

BSL/NPM 1.59 1,35


xido de Zinc (ZnO)

1. En el caso de un descargador de xido de zinc se introducen dos nuevos conceptos: COV (voltaje continuo de operacin) y TOV (sobre voltaje temporal de Operacin).

Un [kV] Umx[kV]

220 245

500 550

Clculo del COV y el TOV

Donde Ke es una constante que depende de si el sistema esta aterrizado o aislado en este caso es aislado (1.73).

. : =

3= 141.45

. : = = 198.03

. : =

3= 317.54

. : = = 444.56

Luego calculamos los coeficientes R0 y Re

Donde k1 tiene un valor constante de 0.8 y k2 de 1.15 para tiempos generalmente de 1 segundo

. 0 =

1= 176.81

. =

2= 172.2

. 0 =

1= 397

. =

2= 386.93

Despus escogemos el valor mximo entre R0 y Re, estandarizamos dicho valor para obtener el valor de tensin nominal del descargador y se repite el proceso de clculos como en el descargador de carburo de silicio:

NPR 405 908

NPM 364 816


Ki: 1.25 (Un>52kV)

Km: 1.15


. : = = 506.3

. : = = 1135



220 245 750

500 525 1425


. : = 0.83 = 623

. : = 0.83 = 1183



220 623 1.71 Si

500 1183 1.45 Si

TABLA DE RESUMEN



Neutro Slidamente aterrizado 1,4

COV 141,45 317,54

TOV 198,03 444,56

R0 176,81 396,93

Re 172,20 386,57



NPR 405 908

NPM 364 816

Factor ki 1,25

Factor Km 1,15

NBI 506,3 1135

BIL 750 1425

BSL 623 1183

BSL/NPM 1,71 1,45


BIBLIOGRAFIA

http://www.unioviedo.es/pcasielles/uploads/cat%C3%A1logos/Pararrayos/ABB_pararrayos_guia_comprador.pdf

Apuntes de clase

Norma IEC-60071-1

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