final master arresters july9!11!2010 esp

Power Systems

PARARRAYOS

Fuentes de SobretensionesProteccin contra SobretensionesFuncin de un PararrayosDiseos/Construccin de Pararrayos

Los Temas de Hoy

Diseos/Construccin de PararrayosFactores que Afectan la Proteccin del TransformadorFactores en la Seleccin de un PararrayosVerificando los Pararrayos en servicio

Fuentes de Sobretensiones

Internas o externas al sistema

Rayos Rayo directo Induccin

Sobretensiones por maniobras

Sobretensiones Temporales Fallas de lnea a tierra Incremento en fases sin falla

Incidencia e Intensidad de Rayos

12 de Abril de 1995 31 de Diciembre de 1997

rbitasreasDestellosGruposEventos (Creado

El Rayo es una fuente de corriente Energa de las nubes liberada como sobrecorriente

momentnea Los voltajes asociados con rayos son una funcin

del impulso de corriente e impedancia del circuito Los rayos cercanos pueden inducir una carga en al

Rayos y Sistemas de Energa

Los rayos cercanos pueden inducir una carga en al lnea

El voltaje se propaga como una onda viajera

Proteccin contra SobretensionesNivel Bsico de Aislamiento al Impulso (BIL)

Tpicamente 95 a 150 kV en equipo de distribucinPararrayos

Un dispositivo de proteccin para limitar el voltaje en el equipo mediante descarga o desviacin de la sobrecorrientedesviacin de la sobrecorriente

Cables Blindados Usados para blindar a los cables de fase contra

rayos directos Comnmente empleados en lneas de transmisin El neutro aterrizado en la parte superior de la linea

puede actuar como cable blindado para circuitos de distribucin

Certificaciones del Pararrayos IEC 60099-4 es la Norma Europea. IEEE C62.11 es la Norma que rige la

certificacin del diseo de los Pararrayos en los Estados Unidos

Certificaciones estndar de otros pases y Certificaciones estndar de otros pases y servicios pblicos.

Las clasificaciones estndar del Pararrayos requieren diferentes requisitos en pruebas de certificacin.

Ondas ViajerasCausadas por un cambio repentino

en el voltaje o corrienteTiempo requerido para que la

sobrecarga se propague hacia abajo en la lneaen la lnea

Las ondas son reflejadas o refractadas en los puntos abiertos de la lnea En un punto abierto, la onda de voltaje

se refleja completamente de modo que se dobla su magnitud

Onda de Corriente

La onda de corriente 8/20 (se pronuncia 8 por 20) es usada por los fabricantes para simular la corriente de un rayo para probar el diseo de los Pararrayos de distribucin

8 es el tiempo de elevacin del pico en microsegundos

20 es el tiempo para llegar a un 50% del valor 20 es el tiempo para llegar a un 50% del valor del pico

Los rayos del mundo rea usualmente tiene un tiempo de elevacin pico de 1 a 4 microsegundos.

Funcin de un PararrayosLimita el voltaje a travs de sus

terminales a un cierto valorSoporta el voltaje nominal lnea a

tierraFacilita la conduccin (enciende) Facilita la conduccin (enciende)

durante sobrecargasResella (apaga) despus de pasar

la sobrecarga

Qu hace un Pararrayos? Pararrayos?

TransformadorSin

Voltaje de Distribucin

Sin Pararrayos

Bajo Voltaje

Transformador

CON Pararrayos

Voltaje de Distribucin

Transformador

Bajo Voltaje

Pararrayos

No Absorbe el rayoNo Detiene el rayo

Qu hace un Pararrayos?

No Detiene el rayoS desva el rayoS corta (limita) el voltaje producido por el rayoS protege el equipo instalado en paralelo.

Tecnologa MOV del Pararrayos

Introducida en 1970Discos MOV comportamiento altamente no

lineal como los discos de SiC, Trminos

Ur Voltaje Nominal o de Voltaje de Trabajo por Ur Voltaje Nominal o de Voltaje de Trabajo por ej. 10, 12, 15, 18 kV..

Uc = Voltaje de operacion mximo continuo Capacidad de Sobretensin Temporal (TOV)

Durante cunto tiempo puede sobrevivir un Pararrayos cuando se opera por encima de su Uc.

Cmo trabajan los Pararrayos MOV

Discos MOV Dispositivo semiconductor Caractersticas V-I Caractersticas V-I

Opera como una valvula controlado por voltaje Entra en conduccin cuando el voltaje

se eleva arriba del voltaje de operacion Se apaga despus de pasar la

sobrecarga

Voltaje de Descarga del PararrayosVolts, kV

SiCMOV

MCOV

Amps

Ideal

20Ka100a

Tecnologa de Pararrayos SiC vs. MOV

Pararrayos MOV

Pararrayos de Carburo de

Silicio

El Proceso de Fabricacin del Disco Tecnologia y Experiencia

Inspeccin y Aceptacin del MaterialPreparacin del material principal de

Zn0 FormadoSinterizacin Sinterizacin AcollaradoPulidoMetalizado Pruebas

Construccin interna del Pararrayos MOV

Electrodo

Disco MOV

Electrodo

Construccin del Pararrayos

La mejor opcin; El envolvente

El material del envolvente de El material del envolvente de polmero de Cooper Power Systems es el goma Silicon.

Goma Silicon Goma Silicon tiene

ventajas sobre los otros materiales de polmero en:

Capacidad para repeler el agua.

Menores prdidas de Menores prdidas de watts superficiales al estar mojado.

Mayor resistencia al dao de radiacin UV.

Goma Silicon vsvsPolmeros EPDM

Definiciones de Material

Estructura de EP (Etileno Propileno) de EPDM y EPR EPDM (Monmero Dien de Etileno EPDM (Monmero Dien de Etileno

Propileno) EPR (Goma de Etileno Propileno)

Hule Silicon

Porqu usar Goma Silicon en lugar de otros materiales de polmero?polmero?

La experiencia y pruebas nos dicen que es el mejor material respecto a desempeo de aislamiento a largo plazo.

El Material del envolvente de Goma Silicon UltraSIL

Resistencia contra Radiacin UltravioletaEnerga(kJ/m)500 La energa de enlace molecular

del Hule Silicon UltraSILTM es ms fuerte que la energa de la

450

400

350

300Energa de Enlace

de Polmeros Basados en

Carbono (EPRs, EVAs)

(Luz del Sol ) Energa de Enlace del Caucho de Silicio UltraSIL

ms fuerte que la energa de la radiacin UV

El Hule Silicon tiene la El Hule Silicon tiene la superficie hidrofbica de ms larga duracin

del mercado

Lo que Lo que significa significa una vida una vida

ms larga ms larga ms larga ms larga y menos y menos corriente corriente de fugade fuga

A diferencia de

Otra marcadespus de 5 aos

UltraSILUltraSILdespus de 5 despus de 5 aosaos

Hule Silicon

Corriente de fuga (EPDM)

24 horas x 365 day x __% mojado x watts/kV x $/kwh

24 x 365 x .17 (17%) x 2.5 watts/kV (10kV) x $0.10/kwh=

Mejora de la Eficiencia

34

$0.10/kwh=

= $3.72 x 20 aos = $74.70

UltraSIL

.2 watts/kV = $0.30 x 20 aos = $6.00

EPRs vs Goma Silicon

Diferencia ImportanteGomas EPR se basan en carbonoGoma silicon se basan en silicioGoma silicon se basan en silicio

Los polmeros basados en carbono no se desempean como el hule de silicio, sin importan cuanto aceite de silicio se les

agregue!

Apartarrayos Clase Distribucin - Evolution

La informacin confidencial contenida en este documento en propiedad de Cooper Industries, Inc. La posecin de esta informacin no otorga el derecho de prestar, vender o publicarla informacin. La reproduccin no autorizada o el uso de esta informacin est prohibido.

Una ventaja extremaConciencia ambientalAmplios beneficiosDesempeo superior

Conciencia AmbientalEvolution contribuye a una

reduccin Conciencia ambiental de emisiones de CO2

..aumentando la eficiencia de la red de distribucin, reduciendo el impacto ambiental en un transformador, transicin o punto de la lnea a la vez.

Ejemplo: 10 kV MOV pararayo 0.5 W de prdida de potencia (seco) condicionesEnergizado para 24 horas. ineficienciasmensurables

1,000,000 pararayos instalados en la sistema

Clculos de energa Prdida

(1) 10kV MOV

{

Clculos de energa Prdida

39

kWh 4,380,000365daysdayhour24 0.5watts LossPower ==

sistema 4,380,000 kWh de energia*3,408 tonelada metricas de emisiones de CO2 (dixido de carbono)*

Replacer pararrayos estandar MOV con Evolucin 0.02 W Reducir energia* 175,200 kWh Reducir CO2 emisiones a 136 tonelada

metricas

kWh 200,175365daysdayhour24 0.02watts Power Loss ==

(1)10kV Evolution

{

{

*http://epa.gov/greenpower/pubs/calcmeth.htm#homeelectricEPA Emissions Green Power Equivalency Calculator 7.78 x 10 metric tons CO2/kWh-4

Conciencia ambiental

El crecimiento acelerado de la conciencia ambiental en la industria demanda el uso de tecnologas de energas eficientes.

Las Cas. Elctricas estn en busca de soluciones alternativas para lograr las metas de eficiencia y reduccin de emisiones. eficiencia y reduccin de emisiones.

Amplios beneficios

Aumenta el nivel de proteccinReduce las fallas en los equiposMejora la cadena de suministro

Amplios beneficios

Proteccin mejorada en comparacin con los apartarrayos tradicionales (heavy-duty o riser-pole)

Amplios beneficios Proteccin superior contra sobre tensiones ( el

valor de TOV no cae) Reduce el mantenimiento y aumenta la

confiabilidad del sistema

Amplios beneficios El margen de proteccin excede los rangos

de apartarrayos de xidos metlicos, incluyendo los riser pole.

Amplios beneficios

Las caractersticas protectivas del apartarrayos Evolution facilitan el proceso de compra en la industria.

Permite a las Cas. Elctricas y a los Permite a las Cas. Elctricas y a los distribuidores estandarizar sus inventarios a slo un tipo de apartarrayos para aplicaciones normales y riser pole.

Desempeo superior

Matriz compuesto altamente resistente

100% Hule silicnDesempeo

Inmersin en Agua Inmersin en Agua Penetracin de colorante

Vista aumentada

coloranteMatriz

Apartarrayos Clase Distribucin - Evolution

La informacin confidencial contenida en este documento en propiedad de Cooper Industries, Inc. La posecin de esta informacin no otorga el derecho de prestar, vender o publicarla informacin. La reproduccin no autorizada o el uso de esta informacin est prohibido.

Arrester Types and Design

SSIILLIICCOONNEEEE

RRUUBBBBEERR

Alivio de presin No controlado

direccionalmente

Fuerza de cantilever Ms baja

Porcelana vs. Goma Silicon

Alivio de presin Controlado

direccionalmente con puertos

Fuerza de cantilever Ms alta

Ms baja

Peso Bajo-10kv 4 kg

Peso Alto-10 kv 22 kg

Pararrayos de Distribucin de Porcelana Sin capacidad de

soportar Altas corrientes Los Pararrayos de caucho de silicio

UltraSIL de 10kA tienen una capacidad de resistencia de corriente de falla de 20kA.

Los Pararrayos de distribucin de porcelana tpicamente no tienen capacidad de soportar altas corrientes de fallas (se rompe)

Explotan potencialmente si se daan internamente lo cual puede lastimar personas y destruir propiedad.

Desconectadores Desconectador e indicacin visual si el Pararrayos se

daa internamente Si el aislador opera, entonces reemplace el

Pararrayos.

Seleccionando un Pararrayos Magnitud de TOV

Pararrayos usualmente seleccionados con el voltaje mximo de fase a tierra en una fase sin falla durante falla de una linea a tierra

Rgimen Nominal de MCOV Coordinacin de Aislamiento

Mximo voltaje de descarga Mximo voltaje de descarga Voltaje de descarga ms bajo = mejor para

el equipo Material del envolvente Tornillera de montaje

Ejemplo Seleccione un Pararrayos para una aplicacin de distribucin area. El sistema est aterrizado en estrella, 12470 kVLL o 7200 kVLN.

Solucin:

Determinando el (Uc) MCOV

Determine el voltaje nominal del Pararrayos con base en el (Uc) MCOV

VMAX(L-G) = (VLN )(Factor de regulacion)Factor de regulacin = 5%VMAX(L-G) = 7200 x 1.05 = 7560 V

Se necesita un (Uc) MCOV de 7560 V o ms. Los Pararrayos de Voltaje Nominal de 9 kV (Ur) tienen un MCOV (Uc) de 7650 V.

Falla de Fase a Tierra y Sobretension Temporal (TOV) en fases sin falla

Aumentos de Voltaje Individuales de Lnea a Tierra (TOV) en Fases sin Falla para Diferentes Configuraciones de Sistema

Tipo de Sistema Sobretensin por unidadEstrella Multi Aterrizada de Cuatro HilosCable Espaciador (Estrella 4 hilos)Cable Espaciador (Estrella 4 hilos)Baja Impedancia de Tres Hilos AterrizadoAlta Impedancia de Tres Hilos AterrizadoDelta

Determinando la Sobretensin Continua Mxima del Pararrayos (Uc)

Ejemplo Delta de 23kv, falla de 100 seg, factor de regulacin = 5%Vmax=(23/1.73)1.05 = 13.95kV

Max TOV durante falla de Fase a Tierra? Vtov= 13.3(1.73) / p.u. Uc a 100seg (curva de TOV)

= 24.15/1.217 = 19.8kV Se necesita Voltaje nominal del Pararrayos (Ur) con Uc de Pararrayos > 19.83 kV para que el Pararrayos soporte los requerimientos de TOV del sistemaPararrayos con Voltaje nominal de 27 kV con Uc de 22kV

Curvas de TOV (Sobretension Temporal) Tpicas del Pararrayos

Con energia a PreviaSin energiPrevia

u

n

i

d

a

d

)

Tiempo (Seg)

V

o

l

t

a

j

e

(

C

O

V

p

o

r

u

n

i

d

a

d

)

Determinando la Sobretensin Continua Mxima del Pararrayos (Uc)

Ejemplo Evolution: Delta de 23kv, falla de 100 seg, factor de regulacin = 5%Vmax=(23/1.73)1.05 = 13.95kVVmax=(23/1.73)1.05 = 13.95kVMax TOV durante falla de Fase a Tierra? Vtov= 13.95(1.73) / p.u. Uc a 100seg (curva de TOV) = 24.15/1.78 = 13.56kV Evolution: Se necesita Voltaje nominal del Pararrayos (Ur) con Uc de Pararrayos > 13.56 kV para que el Pararrayos soporte los requerimientos de TOV del sistemaPararrayo con Voltaje nominal de 18 kV con Uc de 15.3 kV

Curvas de TOV (Sobretension Temporal) Tpicas del Pararrayos y Evolution

u

n

i

d

a

d

)

Tiempo (Seg)

V

o

l

t

a

j

e

(

C

O

V

p

o

r

u

n

i

d

a

d

)

Apartarrayo clase Bajo Voltaje (Secundario)

Apartarrayo Storm TrapperModelos de 1, 2 y 3 Fases

en 175, 240, 480 y 650 Voltios Nominales.Voltios Nominales.

Tres Opciones: Montado Externo Con Gabinete de Metal Montado Bajo Aceite

Clase de Bajo Voltaje (Secundario)

Pararrayos Baja Tension para protegen contra sobrecargas que se presenten en el lado secundario del transformador.

Se estima que 50-70% de todas las fallas de de todas las fallas de transformadores se deben a descargas del lado BT.

Pararrayos Clase Distribucin Subterranea

Otro tipo de Pararrayos clase distribucin es el que se usa en sistemas subterrneos. Pararrayos Tipo Codo y

Boquilla Estacionaria.

Pararrayos Clase Distribucin

Pararrayos con Envolvente de Hule UltraSIL

MOV MOV 5 kA 10 kA

Pararrayos Clase EstacinEnvolvente de

Porcelana ANSI AZES, AZEH

& AZEX IEC AZG2, AZG3

& AZG4& AZG4UltraSIL - ANSI - UI, US &

UH. UX IEC - U2 & U3, U4

Productos Opcionales disponibles para Pararrayos de Estacin

Contadores de sobrecarga

Bases Aislantes

Los Contadores de Sobrecargas y las Bases Aislantes que se usan con Pararrayos de carburo de Silicio para monitorear descargas disruptivas en entrehierros no son necesarios para los Pararrayos

MOV

2 TIRAS DE TIERRA DE CORRIENTE DE COBRE EN PARALELO Pararrayos

TORNILLERA M12 (TPICA

CONTACTO AUXILIAR OPCIONAL

SOPORTE DE BASE DEL AISLADOR

TORNILLERA PROPORCIONADA

COLGADOR DE SOPORTE PLANO PROPORCIONADO CON LA BASE

AISLANTE (VER NOTA 1)

(324 mm) DE REFERENCIA

TORNILLERA DE 12 mm o .5 DE ESTRUCTURA NO PROPORCIONADA

ESTRUCTURADEL CLIENTE

(304 mm) DE REFERENCIA

Proteccin Proteccin Proteccin contra contra contra SobrecargasSobrecargasSobrecargas

Factores que Afectan la Proteccin de los Transformadores

Voltaje de descarga del Pararrayos (LPL) Longitud del cable

Montaje del Pararrayos Montaje del Pararrayos Cables con bobina

Rango de incremento de sobre corriente Deterioro de BIL

Seleccionar un Pararrayos para una aplicacin de distribucin area. El sistema es Delta, 13200VLL.

Seleccin del Pararrayos

Determinar el voltaje nominal del Pararrayos con base en Uc

Calcular el voltaje de Lnea-Neutro/TierraVL-N = VL-L/1.732 = 13200VLL/1.732 = 7621V

base en UcVMAX(L-G) = (VLN )(Factor de Regulacion )Factor de regulacin = 5%VMAX(L-G) = 7621 x 1.05 = 8002V

Usar un Pararrayos con rgimen nominal de Ur con Uc >= 8002V o ms?.

Un Pararrayos de 10 kV tiene un Uc de 8400V. Esto es Aceptable?

Respuesta: No

Seleccin del Pararrayos

Un Circuito en Estrella no Aterrizado o Delta puede experimentar voltaje Lnea a Lnea en las fases sin falla durante una falla L-N/L-G. Se tiene que seleccionar un voltaje nominal de Pararrayos con Uc por encima

Qu voltaje nominal del Pararrayos (Ur) tiene un Uc por encima del voltaje L-L de 13200V x 1.05 (factor de regulacin ) = 13,860V?

nominal de Pararrayos con Uc por encima del voltaje L-L.

Respuesta: Pararrayos con Voltaje nominal de 18kV (Ur) con Uc = 15.3 kV

Que es la Longitud del Cable del Pararrayos

Longitud del cable que conecta la lneadel Pararrayos y las terminales de tierra

Porcin que est elctricamente en paralelo con el equipo que est siendo paralelo con el equipo que est siendo protegido, y en ruta de la sobrecorriente

La parte de la instalacin de un Pararrayos sobre la que usted tienen algn control

Cmo reducir la Longitud del Cable

Monte el Pararrayos en el tanque de transformador

El cable aterrizado es importantePararrayos

Primario

Punto 1

Pararrayos Primario

Punto 2

Corte de Fusible con Fusible de Enlace K

Longitud de Cable=

Cable del Punto 1 al Punto 2

Figura 2 Instalacin de Transformador Convencional Tpico con Pararrayos Montado

RemotamenteFigura 3 Instalacin de Tpico con Pararrayos

Montado en el Tanque

Longitud de Cable=Cable 1+ Cable 2

Aproximadamente 0

Corte de Fusible con Fusible de Enlace K

Identificando la longitud del cable

Fuse

Surge

Fuse

SurgeSurgeSurgeSurge

The red lines indicate where the lead should be counted in the line lead length

Line lead IdentificationSurge

Las lneas rojas indican dnde de debe contar el

cable para la longitud total de cable

Identificacin de cable de lnea

Porqu es importante la Longitud del Cable?

Aalambre enrollado puede empeorar mucho las cosas

Mantenga las longitudes de cable cortascortas

Longitud del Cable

L es la inductancia del cable conductor

di/dt es la relacion de cambio de corriente en tiempo

L = 0.4 uH/pies es tpica

Ldi L = 0.4 uH/pies es tpica

di/dt = 4 kA/us Ldi/dt = 1.6 kV/pies 10 pies (3.1m) de longitud del

cable = 16kV agregados al nivel protector del Pararrayos

Ldidt

Ruta de la Sobrecorriente

Margen de Proteccin

Comparacin del BIL del equipo con el

10012

+=

dtdiLLPL

BILPM L

Comparacin del BIL del equipo con el voltaje de descarga del Pararrayos mscontribucin de la longitud del cable

LPL es el voltaje de descarga del Pararrayos, encontrado en al documentacin del fabricante

PML2 >20%

Ejemplo de Margen de Proteccin

BIL del Transformador : 95 kV Pararrayos: 10 kV MOV, 10kA Longitud Total del Cable: 10 pies Sobrecarga del rayo: 20 kA, 8/20 us onda Voltaje de descarga del Pararrayos: 34.9 kV Voltaje de descarga del Pararrayos: 34.9 kV L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV

%1131001105.34

9510012 =

+=

+=

dtdiLLPL

BILPML

Transformador Envejecido,

BIL del Transformador: 75 kV Pararrayos: 10 kV MOV, 10kA Longitud del cable: 10 pies. Sobrecarga por rayo: 20 kA, onda de 8/20 us di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV

If L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/2us = 40 If L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/2us = 40kV entonces el PML2 = 0%

%681001105.34

7510012 =

+=

+=

dtdiLLPL

BILPML

Usando Pararrayos de 12kV vs. 10kV

BIL del Transformador: 75 kV Pararrayos: 12 kV MOV, 10kA Longitud del cable : 10 pies. Sobrecarga por rayo: 20 kA, onda de 8/20 us di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV

If L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/2us = 40kV entonces el PML2 = -10%

%401001103.43

7510012 =

+=

+=

dtdiLLPL

BILPML

Sobretensiones por por

Maniobras

SOBRETENSIONES POR MANIOBRAS

Sobretensiones producidas por cambios en las condiciones operativas dentro del sistema

Energa atrapada, liberacin subsiguienteProducida por accin del interruptorProducida por accin del interruptorLa forma de onda tpica es 45/90

SOBRETENSIONES POR MANIOBRAS

La labor ms pesada de los PararrayosSon causadas cuando se realizan

maniobras desconexion

L

La Longitud de Lnea y el Voltaje Gobiernan la magnitud de la sobrecarga

L

C

Recuerde las Metas

Escoja un Pararrayos que: Proteja el aislamiento del aparato del

dao por sobrecarga

Resista apropiadamente las condiciones del sistema

MCOVTOV (tpicamente fases sin falla de

falla L-G)Requisito de aplicacin de

Factores en la Seleccin de los Pararrayos de Estacin

Requisito de aplicacin de Clase/Energa

Resistencia de Corriente de FallaMargen de ProteccinDistancia de Separacin

EjemploSeleccione un Pararrayos para una estrella aterrizada, 115 kV, voltaje mximo del sistema 123kV

Solucin: Determine el rgimen nominal del Pararrayos (Ur) con base en (Uc)

V = (V )(Factor de regulacion)

Determinando (Uc)

VMAX(L-G) = (VLN )(Factor de regulacion)

VMAX(L-G) = (123/1.73) = 71.1kV

Se necesita un Pararrayos Uc de 71.1kV o ms.

Vea la documentacin del proveedor para Ur del Pararrayos con Uc > 71.1kV.

Ur = 96 kV el Pararrayos tiene un (Uc) de 76kV > 71.1 kV.

Gua de Seleccin del PararrayosS y s te m V o lta g e S u g g e s te d A rre s te r R a tin g

P h a s e toP h a s e

N o m in a l(k V rm s )

P h a s e toP h a s e

M a x im u m(k V rm s )

L in e to G n dM a x im u m(k V rm s )

S o lid ly G ro u n d e dN e u tra l C irc u its

(k V rm s )H ig h Im p e d a n c e

G ro u n d e d ,U n g ro u n d e d , o r

T e m p o ra rilyU n g ro u n d e d C irc u its

(k V rm s )2 .4 2 .5 2 .0 34 .2 4 .4 3 .4 3 64 .8 5 .0 3 .9 66 .9 7 .2 5 .6 9

1 2 .5 1 3 .1 1 0 .2 9

Voltaje del Sistema Voltaje del Pararrayos SugeridoFase a Fase

NominalFase a Fase

MximoLnea a Tierra

MximoCircuitos Neutros

Slidamente AterrizadosCircuitos de Alta Impedancia No

Aterrizados o Temporalmente no

Aterrizados

1 2 .5 1 3 .1 1 0 .2 91 3 .2 1 3 .9 1 0 .8 1 0 1 5 -1 81 3 .8 1 4 .5 1 1 .3 1 2 to 1 5 1 5 -1 82 0 .7 2 1 .7 1 6 .9 1 52 3 .0 2 4 .2 1 8 .8 2 4 -2 72 4 .9 2 6 .1 2 0 .4 1 8 -2 12 7 .0 2 8 .4 2 2 .1 2 1 -2 43 4 .5 3 6 .2 2 8 .2 2 7 -3 0 3 6 -3 94 6 .0 4 8 .3 3 7 .6 4 86 9 .0 7 2 .5 5 6 .4 5 4 -6 0 6 6 -7 21 1 5 1 2 1 9 4 .0 9 0 -9 6 1 0 8 -1 2 01 3 8 1 4 5 1 1 3 1 0 8 -1 2 0 1 3 2 -1 4 41 6 1 1 6 9 1 3 2 1 2 0 -1 4 4 1 4 4 -1 6 82 3 0 2 4 2 1 8 8 1 7 2 -1 9 2 2 2 8 -2 4 03 4 5 3 6 2 2 8 2 2 5 8 -3 1 2 2 8 8 -3 6 0

MCOVTOV (tpicamente fases sin falla

de falla L-G)Requisito de aplicacin de

Factores en la Seleccin del Pararrayos



Comparacin Sobretensin Temporal (TOV) Si el dispositivo de respaldo despeja una

falla

Curva TOV del Pararrayos

SIN ENERGIA PREVIO

60C TEMPERATURA

AMBIENTE

VOLTAJE

POR

UN

IDAD

COV

CON ENERGIA PREVIO

MXIMA DURACIN DE TIEMPO EN SEGUNDOS

VOLTAJE

POR

UN

IDAD

COV

MCOVTOV (tpicamente fases sin falla

de falla L-G)Requisito de aplicacin de




Seleccione la clase del Pararrayos para cumplir los Requisitos de Manejo de Energa

IEC 60099-4 describe los requisitos de prueba de diseo de clase del Pararrayos

Si un Pararrayos cumple los requisitos de una prueba de diseo de clase de Pararrayos especfica IEC 60099-4 entonces el Pararrayos ha cumplido los requisitos de energa para la designacin de clase. Por ej. clase 2, 3 o 4. entonces el Pararrayos ha cumplido los requisitos de energa para la designacin de clase. Por ej. clase 2, 3 o 4. Es importante notar que IEC 60099-4 no requiere valores especficos de kj/kV de energa de Uc por clase de Pararrayos.

Siempre sugiera que se use la designacin de clase del Pararrayos de acuerdo con IEC 60099-4, caractersticas protectoras y Sobretensin temporal para evaluar el desempeo del Pararrayos.





Resistencia de Corriente de Falla

Margen de ProteccinDistancia de Separacin

Requisitos de Rgimen de Alivio de Presin

Requisitos de Aplicacin para la resistencia de corriente de falla. 40kA 40kA

63kA,

80kA





Resistencia de Corriente de FallaMargen de Proteccin

Distancia de Separacin

Coordinacin de Aislamiento

El proceso de correlacionar las fuerzas de aislamiento del equipo elctrico con las sobretensiones esperadas y con las caractersticas de los dispositivos de proteccin contra sobrecargas.

Caractersticas Protectoras del Pararrayos

Evaluar las caractersticas Protectoras SC Corriente Pronunciada SC Corriente Pronunciada LPL Nivel de Proteccin contra Rayo SPL Nivel Protector de Conmutacin

Capacidades de Resistencia del Equipo

FRENTE PRONUNCIADO

RANGO DE BIL (BIL)

RESISTENCIA DE ONDA CORTADA (CWW)

RANGO DE SOBRECARGA DE CONMUTACIN (BSL)

FRENTE DE NIVEL

PROTECTOR DE LA ONDA

(FOW)

CONMUTACIN (BSL)

PararrayosNIVEL PROTECTOR DE IMPULSO DE

CONMUTACINCORRIENTE DE CLASIFICACIN DE

VOLTAJE DE DESCARGA AL IMPULSO DEL RAYO (LPL)

Transformer Withstand Curve

BILMOP1= (CWW/FOW-1)*100

CWW

Calculando el Margen de Proteccin

Curva de Resistencia del Transformador

Pararrayos Discharge Voltage Curve

BSL

LPLSPL

MOP2= (BIL/LPL 1)*100MOPS= (BSL/SPL-1)*100SC

Curva de Voltaje de Descarga del Pararrayos

Coordinacin de Aislamiento -Margen de Proteccin MP1

Compara la resistencia de Onda Cortada del Equipo = 1.15 x BIL con el valor de la corriente pronunciada del Pararrayos (SC)Pararrayos (SC)

El margen mnimo recomendado de proteccin es 20%.

100115.11

=

SCxBILMP


Compara el BIL del equipo con el voltaje de descarga del Pararrayos (LPL. LPL = voltaje de descarga del Pararrayos

El margen de proteccin mnimo recomendado es 20%.

10012

=

LPLBILMP


Compara la Sobrecarga de Conmutacin del equipo con la caracterstica de Impulso de Conmutacin del Pararrayos (SPL). SPL = voltaje protector de conmutacin del

PararrayosPararrayos

El margen de proteccin mnimo recomendado es 15%.

100183.3

=

SPLxBILMP

Ejemplo de Margen de Proteccin

Sistema de 115kV, Transformador c/ (BIL): Asume: 650 kV Pararrayos: 96kV In = 10 kA

%2011001747100115.11 =

=

=

xBILMP

%1911001185539100183..3 =

=

=

SPLxBILMP

%181100123165010012 =

=

=

LPLBILMP

%2011001248

10011 =

=

=

SCMP

Transformer Withstand Curve

BILMOP1= (CWW/FOW-1)*100

CWW

Calculando el Margen de Proteccin

Curva de Resistencia del Transformador

Pararrayos Discharge Voltage Curve

BSL

LPLSPL

MOP2= (BIL/LPL 1)*100MOPS= (BSL/SPL-1)*100SC

Curva de Voltaje de Descarga del Pararrayos

Proceso de Seleccin

Determinar MCOV Determinar el mximo TOV del sistema Comparar la capacidad de TOV del Pararrayos

con el mximo TOV del sistemacon el mximo TOV del sistema Requisito de aplicacin de Clase/Energa Determinar Resistencia de Corriente de Falla Calcular el Margen de Proteccin Evaluar la Distancia de Separacin

Distancia de Separacin Ver Gua de Aplicacin

Distancia de Separacin

DSobrecarga

dd

P

a

r

a

r

r

a

y

o

s

d

Estudios del Sistema

Simulaciones transitorias de los capacitores conmutados u otros dispositivos que pueden causar problemas de energa potenciales

Simulaciones transitorias u otros clculos complejos pueden ser necesarios para determinar las mximas distancias de separacin permisibles

Verificando los Pararrayos en servicio

Escaneados TrmicosEscaneados Trmicos

ID del Equipo: PMH-10 interruptor #TG-2Compartimiento #4, Pararrayos

derecho

Fecha y Hora22/5/02

Ubicacin: Planta Vapor Cornell

Imagen No. 5

Parmetro del objeto ValorEmisividad

Rgimen (segn NETA)

MAYOR

Concepto de Anlisis Temperatura

Diferencia de Temperatura

Power Systems

final master arresters july9!11!2010 esp

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