Guía para el diseño de Aisladores

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  GUÍA PARA EL DISEÑO DE AISLADORES POLIMÉRICOS RODURFLEX® (CERAMTEC) El objetivo principal de esta guía, es el de simplificar de una manera adecuada y con bases técnicas la forma de definir el aislador que necesita su Línea de Transmisión o Distribución Aérea. No se está hablando del aislador que Ceramtec puede ofrecer; más bien se está hablando del aislador que, según ciertas características propias de su sistema, usted realmente necesita. Esto se puede plantear, gracias a que Ceramtec cuenta co
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  El objetivo principal de esta guía, es el de simplificar de una manera adecuada y con bases técnicas la forma de definir el aislador que necesita su Línea de Transmisión o Distribución Aérea. No se está hablando del aislador que Ceramtec puede ofrecer; más bien se está hablando delaislador que, según ciertas características propias de su sistema, usted realmente necesita.Esto se puede plantear, gracias a que Ceramtec cuenta con el sistema modular RODURFLEX®, el cual representa al aislador polimérico tipovarilla larga (Longrod). La versatilidad de este sistema se basa en la metodología de fabricación, donde los elementos que definen al aislador (distancia de fuga, longitud de arco, carga mecánica, los tipos de acoples) se determinan en forma independiente unos de otros. En este sentidoCeramtec cuenta con un diseño óptimo personalizado que, con un alto nivel de tecnología y más de treinta años de experiencia, proporcionanuna rápida y adecuada solución a sus requerimientos.A continuación se mencionan los aspectos que deben considerarse para definir  su propio aislador, para niveles de tensión hasta a 500 kV 1 :  1. Distancia de Arco - S A : La selección de la Distancia de Arco (S A ) sebasa en la Publicación IEC 60071, y en laexperiencia de las Pruebas Tipo y deDiseño realizadas en los Laboratorios deAlta Tensión de Ceramtec AG, en Alemania(Tabla 1). Usted sólo necesita saber latensión nominal del sistema (Un) y según laTabla 1 obtendrá los valores mínimos paraS A .Donde: ã U N : Voltaje Nominal o de servicio de lalínea de transmisión ã U m : Voltaje máximo del sistema parael equipo ã BIL: Nivel básico de aislamiento para impulsos de descarga en seco (Nivel convencional de voltaje resistido para impulsos de descarga -LIWV) ã BSL: Nivel básico de aislamiento para impulsos de maniobra, bajo lluvia (Nivel convencional de voltaje resistido para impulsos de maniobra- SIWV) ã PF: Voltaje resistido durante 1 min. a frecuencia Industrial, bajo lluvia – PFWV Nota : Los valores aportados en la Tabla 1, sólo son válidos para alturas sobre el nivel del mar hasta 1.000 mts. En caso de tratarse deinstalaciones que estén ubicadas por encima de este valor, se deben hacer los ajustes adecuados en los niveles de aislamiento, por lo que eldiseño que se haga a partir de esta guía estará sujeto a pequeñas modificaciones relacionadas a la distancia de arco. U N : kV S A : mm 1   Para niveles de tensión por encima de este valor no dude en contactarnos para analizar su caso con especial cuidado . TRADIS C.A. Av. Principal de El Bosque Edf. Pichincha, Ofc. 23 y 24 Chacaito. Caracas, Venezuela.Telfs.: (02) 952.1616 – 952.1516 – 952.1971, Fax: (02) 952.1294 GUÍA PARA EL DISEÑO DE AISLADORES POLIMÉRICOS RODURFLEX® (CERAMTEC) LS A cd FIGURA 1: Distancia de Arco (S A ), Longitud (L) y Distancia de Fuga (cd)TABLA 1 U N (Kv)Um (kV)BIL (kV)BSL (kV)P.F. (kV)S A (mm) 3 – 3.63.640-10405 – 7.27.260-20758 – 121275-2811013 – 17.517.595-3815018 – 2024125-5018030 – 3336170-7025045 – 5052250-9540066 – 6972.5325-140520100 – 110123550-230930120 – 132145650-2751080150 – 160170750-3251250220 – 2302451050-4601720240 – 27530010508505702400330 – 3503621300950630/6802700380 – 4004201425 – 15501050-29005005251425 – 15501175-3300  2.Longitud - L: Esta distancia se ve influenciada por la distancia de arco (S A ), tal como puede apreciarse en la Figura 1. Este valor es importante cuando sedesea determinar un aislador Rodurflex® equivalente, para realizar la sustitución de cadenas de aisladores de porcelana o vidrio existentes.En algunas ocasiones esta sustitución también ocurre para aisladores poliméricos de otra marca.En estos casos de sustitución, por lo general se desea conservar los herrajes existentes y mantener las mismas distancias de fase tierra de lalínea, por lo que el valor de L es indispensable.   L: mm 3. Distancia de Fuga :Actualmente no existen normas internacionales para calcular la distancia de fuga de aisladores poliméricos. Generalmente hay que orientarsepor las recomendaciones de la Publicación IEC 60815. El concepto de la distancia de fuga específica (Tabla 2) también es válido para losaisladores RODURFLEX® con una longitud hasta 5.000 mm (Um=525 kV). La distancia de fuga mínima se calcula por:Adicional a los valores mostrados en la Tabla2, los aisladores RODURFLEX® puedendiseñarse con las siguientes “distancias defuga específicas”: ã K = 12 mm/kV: Mínimo nivel posible para áreas no contaminadas conninguna ocurrencia de niebla o rocíocontinuo. No recomendable paraUm>123 kV (no es objeto de la Publ. IEC60815) ã K = 40 mm/kV: Extremadamente fuerte el grado de contaminación (no es objetode la Publ.IEC 60815) ã K > 50 mm/kV: A solicitud para casosexcepcionales, con muy altos niveles decontaminación (no es objeto de la Publ.IEC 60815). cd: mm 4.Dispositivos Anticorona y Descargadores: Protección para Efecto Corona: Los anillos anticorona deben ser usadosgeneralmente en sistemas de tensiones U m >145 kV.Las curvaturas externas y/o diámetros del cuerpo que conforman al anillo, deben ser suficientemente grandes para evitar la aparición de este efecto.En nuestro caso, si Um ≥ 145 kV y la lcc ≤ 16 kA (1 seg), se debe colocar el anillodirectamente en el acople del aislador, tal como se muestra en la Figura 2A. Paravalores mayores de Icc, el anillo debe ser fijado en los herrajes de la cadena, comopuede apreciarse en el ejemplo de la Figura 2B. En este último caso el anillo noformará parte del diseño del aislador, ya que corresponde a un componente de losherrajes de la cadena. TRADIS C.A. Av. Principal de El Bosque Edf. Pichincha, Ofc. 23 y 24 Chacaito. Caracas, Venezuela.Telfs.: (02) 952.1616 – 952.1516 – 952.1971, Fax: (02) 952.1294 cd = K . Um cd: Distancia de fuga mínima en mm K  : Distancia de fuga específica en mm/kV U  m : Tensión máxima del sistema en kV FIGURA 2A:Anillo para usodirecto al aislador FIGURA 2B:Anillo convencional   KGRADO DE DESCRIPCIÓNCARACTERÍZACIÓN(mm/kV)CONTAMINACIÓNDE LAS ÁREAS 1.- Sin Industrias y baja densidad de viviendas.16ILigero2.- Baja densidad de viviendas o industrias pero con vientoslluvias frecuentes.3.- Zonas montañosas y/o agrícolas Nota: todas éstas deben estar ubicadas por lo menos a 10-2km del mar. También influye la topografía y la acción del vie20IIMedio1.- Industrias que no producen humo contaminante.2.- Alta densidad de viviendas y/o Industrias sujetas a vientoy/o lluvias frecuentes.3.- Áreas expuestas al viento del mar, no muy cerca de lacosta.25IIIAlto1.- Alta densidad de industrias y urbanizaciones de grandesciudades.2.- Áreas cerca del océano o expuestas a la fuerte acción delos vientos del mar.31IVMuy alto1.- Áreas sujetas al polvo conductivo o al humo industrial.2.- Áreas muy cerca de la costa y expuestas al rocío o alviento. TABLA 2  Rótula Bola   Horquilla Horquilla en Y Ojo Ovalado FIGURA 3: Tipos de Acoples Protección contra arcos eléctricos: Deben utilizarse dispositivos contra arcos eléctricos en todos aquellos casos en los cuales los aisladores ylas cadenas de aisladores puedan dañarse debido a la alta potencia disipada y a las altas temperaturas generadas durante la ocurrencia de losarcos.Nuestros aisladores soportan altas temperaturas por cortocircuito. Aún así, es importante señalar que los acoples del aislador están diseñadospara soportar 16 kA en 1 seg. Para Icc mayor a lo mencionado, deben utilizarse dispositivos descargadores (cuernos, raquetas, anillos, etc) enlos herrajes de la cadena, los cuales no formarán parte del diseño del aislador sino más bien, serán parte de la configuración de la cadena(véase Figura 2B). 5.Carga Mecánica Especificada (SML): La carga mecánica especificada o SML (Specified Mechanical Load) puede considerarse, como la fuerza longitudinal que soporta el aislador.Esta fuerza es soportada por una barra de fibra de vidrio y otros compuestos, que conforma el núcleo del aislador polimérico y actúa como lacolumna vertebral del mismo. Esta barra está diseñada para soportar grandes esfuerzos en dirección longitudinal. Dicho valor está limitado por los acoples (rótula, bola, horquilla, etc.), los cuales están unidos a la barra del núcleo a través de un proceso de compresión radial. Desde estepunto de vista, la SML puede considerarse como la carga de rotura del aislador.Para elegir la SML y dependiendo de la forma como se haya calculado el esfuerzo longitudinal resultante en el aislador, se recomienda emplear un factor de seguridad entre 2 y 3, para garantizar el mayor tiempo de vida útil desde el punto de vista mecánico (comprobado hasta más detreinta años). Por ejemplo, si los cálculos arrojan una Carga Longitudinal de 3200 kg (3.2kN) y considerando un factor de seguridad de 2, seobtiene una carga longitudinal nominal de 64 kN por lo que el valor a escoger para SML sería 80kN, según los valores mencionados más abajo.De este modo, los aisladores Rodurflex® cuentan con los siguientes valores estandarizados de SML:80 kN120 kN160 kN240 kN 310 kN SML: kN 6.Acoples: Como su nombre lo indica, estos son los elementos mediante los cuales el aislador se acopla a la cadena de suspensión o amarre. Paracualquiera de los valores de SML escogido, existen distintos tipos de acoples que deben escogerse para la parte superior (acople superior) y laparte inferior (acople inferior) del aislador. tal como se muestran a continuación:   Acople superior : Acople inferior:N MPORTANTE: En caso de condiciones de contaminación salina severa nuestros acoples pueden suministrarse en acero inoxidable. 7.Observaciones Con los valores señalados en cada uno de los puntos anteriores, se obtiene la información mínima necesaria para el diseño correcto de suaislador. En la página anexa se incluye un formato que servirá de guía y facilitará la solicitud de cotización y diseños de nuestros aisladores. 8.Normas aplicables ã IEC 60071: Coordinación de aislamiento ã IEC 60383: Aisladores para líneas aéreas con un voltaje nominal superior a 1000 V ã IEC 60815: Guía para la selección de aisladores en función del grado de contaminación. ã BS 137: Aisladores de material cerámico o vidrio para líneas aéreas con voltaje nominal superior a 1000V TRADIS C.A. Av. Principal de El Bosque Edf. Pichincha, Ofc. 23 y 24 Chacaito. Caracas, Venezuela.Telfs.: (02) 952.1616 – 952.1516 – 952.1971, Fax: (02) 952.1294
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