coordinacion de aislamiento

7/21/2019 coordinacion de aislamiento

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECRÓNICA

CÁTEDRA : ALTA TENSION

CATEDRÁTICO : Ing. WILAR TITO ORELLANA MENDOZA

INTEGRANTE : MATOS NOLASCO JUAN CARLOS

SEMESTRE : IX

Huancayo – Perú

2015

Corrdinacion de aislamiento



COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO.

La coordinación del aislamiento tiene por objeto determinar lascaracterísticas de aislamiento necesarias y suficientes de los equipos de las redes

eléctricas y en este caso específico de las subestaciones, para garantizar que el

nivel de tensión soportada por el aislamiento del equipo sea mayor que la tensión

que pueda aparecer como resultado de una sobretensión transitoria, una vez que

esta ha sido limitada por el dispositivo de protección o pararrayos. Tomando en

cuenta las condiciones medioambientales y de ubicación de la subestación. s

decir, la coordinación de aislamiento consiste en relacionar las sobretensiones

que puedan aparecer en el sistema y los niveles de protección de los pararrayoscon los niveles de aislamiento del equipo.

La tensión soportada se define como el valor de tensión de prueba para el

cual el aislamiento, bajo condiciones especificadas, soporta un cierto n!mero de

descargas disruptivas sin presentar falla "#$%. Los valores estandarizados de

tensión soportada varían seg!n el tipo de sobretensión aplicada, es así que para

sistemas del &ango ' se especifican tensiones soportadas de corta duración a

frecuencia industrial y a sobretensiones atmosféricas. (ientras que para sistemas

del &ango '' se especifican tensiones soportadas a sobretensiones atmosféricas y

a sobretensiones de maniobra, siendo estas !ltimas las de mayor impor tancia

para este rango.

La )igura *.# muestra mediante una curva voltaje+tiempo los criterios

generales para la coordinación de aislamiento aplicable en forma individual para

cada equipo. n la parte superior de la figura se ubican las tensiones tipo impulso,mientras que en la parte inferior se sit!an las curvas de tensión a f recuencia

industrial, en el orden correcto para coordinación. sta figura es congruente con la



)igura .#- del apítulo '', en donde se muestra de manera general la relación

entre las sobretensiones, nivel de protección del pararrayos y nivel de aislamiento

del equipo.

/. Tensión soportada a impulsosatmosféricos

0. Tensión soportada a impulsos demaniobra.

. 1ivel de protección del pararrayos.2. Tensión soportada de frecuencia

industrial.. &ango de sobretensiones esperadas

de frecuencia industrial.). (34imo voltaje de operación del

sistema.5. 6oltaje real de operación del

sistema.6n. 6oltaje nominal del sistema.

Figura 3.1. squema general de coordinación de aislamiento individual "%

n resumen, las tensiones soportadas del equipo deben ser para todos los

casos mayores a las tensiones que puedan presentarse.

/l analizar el nivel de aislamiento, se debe hacer una distinción entreaislamiento e4terno y aislamiento interno. l aislamiento e4terno se refiere a las

superficies aislantes directamente e4puestas al medioambiente y que por lo tanto

se ven afectadas por factores tales como7 la altura sobre el nivel del mar ,

humedad y contaminación. l aislamiento interno al no estar en contacto con el

ambiente e4terior est3 protegido contra factores atmosféricos y

medioambientales, razón por la que, tales factores no influyen sobre este

aislamiento.

abe adem3s hacer una distinción entre el aislamiento autorecuperable y

el no autorecuperable, en función a su respuesta ante pruebas dieléctricas. /sí,

se considera como aislamiento autorecuperable a aquel que recupera totalmente

sus propiedades aislantes después de una descarga disruptiva causada por el

voltaje de prueba, por lo general a este tipo de aislamiento corresponden los



aislamientos e4ternos. (ientras que se define como aislamiento no

autorecuperable a aquel que pierde total o parcialmente sus propiedades

aislantes luego de una descarga disruptiva producto de un voltaje de prueba, por

lo general a este tipo de aislamiento corresponden los aislamientos internos.

8ara el presente estudio, se considerar3 que un aislamiento e4terno es

autorecuperable y que uno interno es no autorecuperable.

omo parte de la coordinación de aislamiento se considerar3 el criterio de

brindar mayor protección al equipo m3s importante del sistema, que en el caso de

subestaciones corresponde al transformador de potencia. 8ara este efecto se

dispone de pararrayos e4clusivos para su protección. 8ara el resto del equipo, si

bien no se tiene pararrayos dedicados a cada uno de ellos, se deber3 verif icar

que entren dentro de la zona de protección de los pararrayos e4istentes. /dem3s,

en caso de tener reactores en la subestación, el uso de pararrayos e4clusivos

para su protección se deber3 definir con estudios y simulaciones apropiados, caso

contrario, se deber3 verificar que estén dentro de la zona de protección de los

pararrayos de línea.

La )igura *. muestra los criterios generales para la coordinación de

aislamiento aplicable a una subestación, en donde se toma como referencia el

nivel de aislamiento del transformador, que es el equipo mejor protegido. Luego,

el nivel de aislamiento del resto del equipo es superior al del transformador ya que

estos aislamientos no se encuentran directamente protegidos por el pararrayos.

8ara la línea asociada a la subestación se considera dos niveles de aislamiento,

un valor mayor que corresponde al de la línea propiamente dicha y que considera

al tramo de línea lejano a la subestación y un valor menor para el tramo a la

entrada de la subestación, esto con el fin de que las ondas de impulso se

descarguen a tierra antes de llegar a la subestación. l nivel de protección del

pararrayos es siempre menor que el nivel del aislamiento de cualquiera de los

equipos así como del aislamiento de la línea. )inalmente el nivel de aislamiento

entre fases es mayor al nivel de aislamiento fase tierra.



Figura 3.2. squema general de coordinación de aislamiento para una subestación. "%

3.1. PROCEDIMIENTO PARA DEFINIR LA COORDINACIÓN DE

AISLAMIENTO [7].

La selección de las tensiones soportadas normalizadas para cada uno de

los equipos de la subestación es el resultado de aplicar una serie de pasos que

permiten definir tales valores. La presente sección tiene por objeto definir elprocedimiento aplicable para determinar el nivel de aislamiento en subestaciones

con niveles de voltaje correspondientes al &ango ''.

4iste dos opciones para la determinación de los niveles de aislamiento

frente a eventos de sobretensiones transitorias7 un método determinista o

convencional y otro estadístico.

l método determinista se aplica cuando no e4iste información estadística

obtenida de pruebas o simulaciones. l criterio del método determinista es

totalmente conservador debido a que considera la no e4istencia de descargas

disruptivas al aplicar tensiones de prueba en ensayos de voltajes soportados, esto

es, una probabilidad del #99 : de soportar las tensiones de prueba aplicadas. ;in

embargo, al aplicar este método no se toma como referencia a las posibles tasas

de falla del equipo.



l método estadístico se basa en an3lisis probabilísticos, esto es, en

an3lisis de sobretensiones mediante distribuciones de probabilidad seg!n su

origen y frecuencia de ocurrencia junto con la probabilidad de descarga en el

aislamiento. /dem3s, el método estadístico permite determinar el riesgo de falla

combinando simult3neamente los c3lculos de sobretensiones y de probabilidad de

descarga, usando por ejemplo, métodos de (onte arlo.

on la información producto de un estudio estadístico de coordinación de

aislamiento se podría pensar en hacer un estudio de optimización del aislamiento,

relacionando el costo de la energía no suministrada con el tipo de falla. n la

pr3ctica estos estudios no se implementan por la dificultad que implicaría el

evaluar las consecuencias de las fallas de aislamiento para los diferentes estados

de operación de la red y por la incertidumbre para definir los costos de la energíano suministrada. 2e aquí que, es preferible sobredimensionar el sistema de

aislamiento que optimizarlo.

n conclusión el método estadístico de coordinación de aislamiento, a

diferencia del determinista, permite estimar la tasa de falla en función de los

factores de dise<o usando metodologías m3s complicadas y estudios m3s

elaborados.

(uchos de los procedimientos aplicados, sin embargo, son una mezcla deambas metodologías. 8or ejemplo, algunos factores usados en el método

determinista se han derivado de e4periencias estadísticas y algunas

consideraciones estadísticas se pueden omitir en el método estadístico haciendo

en ambos casos una metodología hibrida.

/ continuación, la )igura *.* muestra un diagrama de flujo en dónde se

resume el procedimiento a ser aplicado para la determinación de los niveles de

aislamiento interno y e4terno.



1

=rigen y clasificación de las tensionesaplicadas.1ivel de protección de los dispositivoslimitadores de tensión.

aracterísticas del aislamiento.

/n3lisis del ;istema.

Tensiones y ;obretensiones&epresentativas.

V rp

2

aracterísticas del aislamientoriterios de seguridad, confiabilidad yoptimización >económica yoperacional?)actor de coordinación @c.

>#?

>#?@c considera las imprecisiones

en la distribución estadística de

probabilidad y en los datos de entrada.

;elección del aislamiento que satisface el criteriode funcionamiento

Tensiones ;oportadas de oordinación.V cw

3

)actor de corrección atmosférico @a.)actor de seguridad @s

>?

>? @s considera7+ 8ruebas y montaje del equipo+ 2ispersión en la producción+ alidad de la instalación+ nvejecimiento en servicio+ =tros factores desconocidos

/plicación de los factores que toman en cuenta lasdiferencias entre las condiciones para las pruebas

y las condiciones reales de servicio

Tensiones ;oportadas &equeridas.V rw

4

Tensiones soportadas normalizadas&ango de la tensión m34ima 6m

lección de las tensiones soportadasnormalizadas.

1omenclatura.

2atos a considerar.

/cciones a efectuar.

&esultados =btenidos.

1ivel de /islamiento 1ormalizado o /signado7 onjunto delas Tensiones ;oportadas &equeridas st3ndar.

V w

Figura 3.3. 8rocedimiento para la determinación de nivel de aislamiento est3ndar. "#$%



3.1.1. DETERMINACIÓN DE LAS TENSIONES Y SOBRETENSIONES

REPRESENTATIAS.

n las secciones .# y . se ha desarrollado el estudio correspondiente al

tipo y características de las sobretensiones que pueden aparecer en un sistema ydel pararrayos como dispositivo de protección ante tales eventos. n este punto

se definir3n las sobretensiones a ser consideradas para el procedimiento de

coordinación de aislamiento, en base a criterios técnicos y a los resultados del

estudio que previamente debe ser realizado al sistema.

8ara cada clase de sobretensión, se debe especificar una sobretensión

representativa con su respectiva amplitud, forma y duración. 2icha sobretensión

se puede definir con cualquiera de las siguientes opciones7

• An valor asumido de la m34ima sobretensión >selección en función de

valores característicos de acuerdo al tipo de sistema?.

• onjunto de valores pico >simulaciones?.

• 2istribución estadística de los valores pico.

/ menos que los estudios del sistema en particular demuestren lo contrario,

las sobretensiones representativas se especificar3n en función de los criterios

definidos en el apítulo . / continuación se describe cada una de estas

sobretensiones.

3.1.1.1. S!"#$%$&'()& %$*+!#,- #$+#$'$&%,%(, #+.

s la sobretensión de amplitud r.m.s igual al m34imo valor asumido o

determinado de entre las sobretensiones de esta clase y cuya forma de onda se

considera debe corresponder a una onda estandarizada de tensión de corta

duración a frecuencia industrial, es decir # minuto y B9 Cz.

8or lo general los valores m3s elevados de sobretensiones temporales

est3n asociados con eventos de rechazo de carga principalmente en líneas de

gran longitud, haciendo que la sobretensión temporal representativa corresponda

a este tipo de evento.



8ara sistemas del &ango '' en los que !nicamente se especifica tensiones

soportadas a impulsos tipo rayo y tipo maniobra, ser3 necesario convertir las

tensiones soportadas asociadas a sobretensiones temporales de frecuencia

industrial a una tensión soportada a impulsos de maniobra equivalente.

3.1.1./. S!"#$%$&'()& 0$ #$&%$ -$&%! #$+#$'$&%,%(, 2#+ +'4.

sta sobretensión se caracteriza por tener una forma de onda

estandarizada de impulso tipo maniobra >≈ D9ED99 µs? y su m34ima amplitud

puede ser un valor m34imo asumido o puede ser definida por una función de

distribución de frecuencia de ocurrencia de las amplitudes de las sobretensiones

de frente lento. Las funciones de probabilidad que pueden ser aplicadas son la

5aussiana y la de Feibull "-%. La función de distribución de sobretensiones de

frente lento sin considerar el uso de pararrayos se caracteriza por su valor del :

>6e?, como se muestra en la )igura *.$. La figura muestra también otros valores

de tensión con sus respectivos porcentajes.

f(V)fo(V)

8robabilidad

de referencia,:

6+#σs6D9

6G#σs6m34 V

6+#σs H 6D9># + σs? corresponde a f>6? H I$:6G#σs H 6D9># G σs? corresponde a f>6? H #B:6m34 H 6D9># G ,9Dσs? corresponde a f>6? H : >Tensión de &eferencia.?

Figura 3.4. 2istribución 5aussiana de frecuencias de sobretensiones "J%

l valor m34imo asumido para la sobretensión de frente lento corresponde

al valor probabilístico del : >6e? o al nivel de protección del pararrayos a

impulsos de maniobra 6ps, en caso de contar con este dispositivo de protección,

sin importar cual de ellos sea el valor m3s bajo.



Las sobretensiones de frente lento m3s significativas provienen del recierre

de líneas de transmisión. ;in embargo estas sobretensiones pueden limitarse a

un valor de alrededor de p.u con el uso de resistores de cierre en los

disyuntores de línea, que es un valor similar a los que se pueden presentar al

inicio o despeje de fallas, seg!n las e4presiones .$ y .D.

3.1.1.3. S!"#$%$&'()& 0$ #$&%$ #5+(0! #$+#$'$&%,%(,.

n este punto se asume el uso de pararrayos como elemento de protección

y se aplicar3 un método estadístico simplificado que conduce directamente a la

determinación del voltaje soportado de coordinación. 2icho método se e4pondr3

en el siguiente paso del procedimiento.

3.1./. CARACTERÍSTICAS DEL AISLAMIENTO EN RELACIÓN CON

LA TENSIÓN SOPORTADA DE COORDINACIÓN 2674.

n esta fase del procedimiento se hace la relación o coordinación entre las

sobretensiones representativas, el efecto de los elementos de protección o

pararrayos y el comportamiento deseado del aislamiento del equipo en función de

un índice de fallas de aislamiento.

2e la combinación de los factores antes descritos se tiene como resultadolas tensiones soportadas de coordinación que corresponden a los valores

mínimos de las tensiones soportadas de aislamiento que satisfacen los criterios

de seguridad y confiabilidad establecidos, cuando el aislamiento se encuentra

sometido a sobretensiones representativas en condiciones normales de servicio.

La forma de onda y tiempo de duración de las tensiones soportadas de

coordinación son iguales a las de sus respectivas sobretensiones representativas.

;in embargo, su amplitud resulta de multiplicar el valor de la sobretensión

representativa por un factor de coordinación @c, cuyos valores est3n dados sea

para una estimación empírica o para una estimación estadística de la distribución

de sobretensiones y de las características de aislamiento. 4iste entonces dos

posibilidades de hallar las tensiones soportadas de coordinación seg!n el

procedimiento y factor @c aplicados.



3.1./.1. C,#,6%$#8'%(6,' 0$ -, #$'('%$&6(, 0$- ,('-,*($&%!.

/l hablar de la resistencia del aislamiento se involucra el concepto de

rigidez dieléctrica como una medida de la resistencia de un dieléctrico ante un

campo eléctrico significativo, producto por ejemplo de una sobretensión. Larigidez dieléctrica corresponde al valor de intensidad de campo eléctrico que hace

que un material aislante se convierta en conductor generando una descarga

disruptiva. 6isto de otra manera, es el valor límite de intensidad de campo que el

material puede soportar sin que se produzca disrupción. 8or ejemplo, para

aislamientos e4ternos producto de una sobretensión se puede superar la rigidez

dieléctrica del aire, haciendo que éste se ionice. ;i ello ocurre, el aire se convierte

en un conductor gener3ndose la descarga. sto es en definitiva lo que se

pretende evitar .

Las descargas disruptivas en aire se ven influenciadas principalmente por

la configuración de los electrodos, polaridad y forma de onda de la tensión

aplicada y por las condiciones atmosféricas. Las relaciones de estos factores con

la rigidez dieléctrica en aire se han obtenido de pruebas de laboratorio "*%.

3.1.2.1.1. Polaridad de la sobretensión.

n subestaciones aisladas en aire se puede encontrar analogía entre la

disposición de los equipos de la subestación con las configuraciones de

electrodos para las cuales se puede analizar descargas disruptivas en aire. 8or lo

tanto, se debe considerar el concepto de que si el electrodo con mayor solicitación

se encuentra cargado positivamente el voltaje disruptivo ser3 menor que si se

encontrara cargado negativamente. (ientras que si ambos electrodos tienen la

misma solicitación el proceso de descarga puede ocurrir en ambos sentidos sin

importar la polaridad. 2e aquí que, como para la mayoría de casos un conductor

energizado tiene mayor solicitación que uno conectado a tierra, la polaridad de la

sobretensión es un factor importante, puesto que una sobretensión de polaridad

positiva tendr3 mayor probabilidad de causar disrupción que una de polaridad

negativa. ;in embargo, se deber3 analizar para cada aislamiento a que caso

corresponde.



1001

3.1.2.1.2. Influencia de la forma de onda de la sobretensión.

l voltaje disruptivo depende también de la forma de onda de la

sobretensión. /sí, la resistencia del aislamiento e4terno se ve principalmente

afectada por el frente de onda de sobretensiones de frente lento, la cola de talessobretensiones toma importancia !nicamente en caso de que el aislamiento

presente contaminación en su superficie. 8ara sistemas del &ango '' dependiendo

de la longitud del aislamiento, e4iste un valor de tiempo al pico de la onda para el

cual el voltaje disruptivo es mínimo. l voltaje disruptivo mínimo para aplicaciones

pr3cticas se considera igual al asociado con el tiempo al pico de la forma de onda

normalizada, esto es al valor de tensión de D9 Ks. sta asunción implica un

dise<o conservador del aislamiento frente a sobretensiones de frente lento. n

sistemas en los que se tenga ondas de frente m3s lento que la estandarizada setendr3 una mayor rigidez dieléctrica.

8ara el caso de impulsos tipo rayo en aislamientos e4ternos, el voltaje

disruptivo disminuye con el incremento del tiempo de cola de la onda. ;in

embargo para propósitos de coordinación de aislamiento esta variación del voltaje

disruptivo no se considera y su valor se asume igual al de la onda normalizada de

#,ED9 µs.

La resistencia del aislamiento interno no se ve afectada por la forma de

onda de la sobretensión sino !nicamente por su valor pico.

3.1.2.1.3. Influencia de las condiciones atmosféricas.

8ara aislamiento e4terno los efectos de humedad, presión, lluvia y

contaminación se deben también tomar en cuenta. s así que para aislamientos

en aire la resistencia del aislamiento aumenta con la humedad absoluta y

disminuye al disminuir la densidad del aire, esto es al aumentar la altura sobre elnivel del mar "*%. 8or lo tanto, las peores condiciones consideran tener7 baja

humedad absoluta, baja presión o densidad del aire y alta temperatura. n la

pr3ctica no es usual tener las tres condiciones simult3neamente, por lo que se

deber3 considerar las condiciones ambientales promedio al sitio de instalación.



Los aislamientos e4ternos est3n también e4puestos a la contaminación

presente en el ambiente, por lo que un proceso de descarga disruptiva por esta

causa podría suscitarse. 2e aquí la importancia de considerar el nivel de

contaminación en el sitio la subestación.

l proceso de descargas por contaminación corresponde al denominado

tracking y consiste en la formación de una capa de material contaminante sobre la

superficie del aislamiento, que al humedecerse por efectos de lluvias espor3dicas,

rocío o niebla se seca irregularmente formando bandas secas en las que se tiene

una tensión aplicada mayor que en el resto del aislante, es decir, se forman

caminos conductores sobre el aislante, a través de los cuales se producen

descargas que finalmente provocan la descarga disruptiva total. 8or la naturalezade este proceso de descarga su efecto se considera en la respuesta del

aislamiento e4terno a sobretensiones temporales. 1iveles de contaminación

pueden ser referidos a la Tabla .#.

3.1.2.1.4. Ot ros.

La rigidez dieléctrica depende también de factores como7 el tipo de

aislamiento, la deformación del aislamiento por solicitaciones mec3nicas, ef ectos

químicos y la distribución del campo eléctrico. 8or ejemplo en aislamientos

líquidos la presencia de impurezas o burbujas provocan la reducción de la

resistencia del aislamiento. =tro factor a tomarse en cuenta es el tiempo de vida

del aislamiento, pues procesos de degradación química pueden incrementarse

con el tiempo.

3.1././. N,%9#,-$, $'%,08'%(6, 0$ -, 0$'6,#;, 0('#9+%(, 0$- ,('-,*($&%!.

l proceso de descarga disruptiva en el aislamiento es un fenómenoprobabilístico por naturaleza y por lo tanto estudios estadísticos se deberían llevar

a cabo para determinar su resistencia ante sobretensiones, no obstante esto no

siempre es aconsejable seg!n el tipo de aislamiento.



3.1.2.2.1. Aislamientos autorecuperables.

2ebido a la capacidad de recuperación y de soportar solicitaciones

causadas por impulsos característicos que presentan los aislamientos

autorecuperables, es factible realizar pruebas de acuerdo a procedimientosnormalizados, con el fin de obtener un an3lisis estadístico de su respuesta frente

a las tensiones de prueba aplicadas. omo resultado de estas pruebas se

establece una tensión soportada estadística que considera que el aislamiento

tolere un cierto porcentaje de descargas disruptivas. 8ara fines de coordinación

de aislamiento se asume que la tensión soportada estadística sea la

correspondiente a una probabilidad del J9 : de soportabilidad del aislamiento >8

H J9 :?. = lo que es lo mismo, la tensión con un #9 : de probabilidad de

ocasionar descarga.8uesto que los aislamientos autorecuperables corresponden con el

aislamiento e4terno de los equipos, la tensión soportada de coordinación para

este tipo de aislamiento resulta de multiplicar la sobretensión representativa por

un factor de coordinación estadístico @cs.

l procedimiento para hallar la función de probabilidad de descargas

disruptivas para aislamientos autorecuperables consiste en aplicar al aislamiento

impulsos de forma de onda estandarizada y de diferentes amplitudes o valores

pico >6? para así poder asociar una probabilidad de descarga >8? con cada una de

estas amplitudes, llegando a obtener una relación 8 H 8>6?. La probabilidad de

ocurrencia de una descarga disruptiva 8 aumenta conforme aumenta la amplitud

de 6, tal como se muestra en la )igura *.D, en dónde adem3s se muestra el

criterio de tensión soportada estadística. La función 8 se puede e4presar como

una función matem3tica o una función de distribución de probabilidad acumulativa

"-%.

3.1.2.2.2. Aislamientos no autorecuperables.

8ara aislamientos no autorecuperables aun cuando el proceso disruptivo es

de naturaleza estadística, no es aconsejable someter equipos con este tipo de

aislamiento a pruebas que permitan hacer el an3lisis estadístico, debido a la

pérdida permanente de sus propiedades aislantes. s por esto que, para



aislamientos no autorecuperables se considera una tensión soportada

convencional asumida >8 H #99 :?, que es una tensión que corresponde a un

#99 : de probabilidad de soportabilidad del aislamiento, haciéndola por tanto,

una asunción conservadora.

2ebido a que por lo general los aislamientos no autorecuperables

corresponden a aislamientos internos, la tensión soportada de coordinación para

este tipo de aislamiento resulta de multiplicar la sobretensión representativa o la

sobretensión m34ima asumida por un factor de coordinación determinístico @cd,

para cubrir las incertidumbres en la determinación de las sobretensiones

representativas y de la soportabilidad de aislamiento no estadística.

Figura 3.5. urva característica de la función 8 H 8>6?.

3.1./.3. C#(%$#(!' 0$ '$;9#(0,0 < 6!& (,"(-(0,0.

riterios de seguridad y confiabilidad se deben tomar en cuenta para la

selección del nivel de aislamiento. sto implica, considerar criterios que permitan

tener una probabilidad de falla del aislamiento y de interrupción del servicio en

niveles aceptables desde el punto de vista económico y de operación.

l desempe<o del aislamiento en una subestación se eval!a en función desu tasa de fallas para condiciones normales de operación. La tasa de fallas se

e4presa en términos del promedio de la frecuencia de fallas de aislamiento, por

ejemplo n!mero de fallas al a<o, debidas a eventos previsibles que produzcan

sobretensiones en el sistema. 2e aquí que el nivel de aislamiento deber3 estar

determinado para garantizar una tasa de fallas aceptable.



La tasa de fallas aceptables >&a? varía de acuerdo a las características de

la red y del sistema, así por ejemplo, en redes de distribución se admite tasas de

falla mayores que en redes de transmisión. 6alores aceptables de tasas de falla

pueden determinarse de simulaciones y estudios estadísticos o de e4periencias

en sistemas en operación, llegando para ambos casos a resultados similares.

/ continuación se muestra el rango de valores aceptables para las tasas de

falla en equipos y en líneas de transmisión.

3.1.2.3.1. Tasa de falla aceptable para equipos.

8ara equipos las tasas de falla aceptables debidas a sobretensiones var ían

de entre 9.99# ≤ &a ≤ 9.99$ fallas por a<o.

3.1.2.3.2. Tasa de falla aceptable para líneas de transmisión.

Las tasas de falla debidas a descargas atmosféricas varían de entre

9.#E#99 MmEa<o ≤ &a ≤ 9E#99 MmEa<o. Los valores m3s altos del rango son

aplicables para redes de distribución, en dónde se aceptan tasas de falla

mayores.

3.1.3. DETERMINACIÓN DE LAS TENSIONES SOPORTADAS DE

COORDINACIÓN 2674.

/ continuación se establece la metodología para hallar el valor numérico de

las tensiones soportadas de coordinación para cada una de las sobretensiones

representativas, considerando los criterios antes descritos para aislamientos

e4ternos e internos.

3.1.3.1. 67 +,#, '!"#$%$&'(!&$' %$*+!#,-$'.

n base a criterios deterministas la tensión soportada de coordinación para

sobretensiones temporales es igual a su respectiva sobretensión representativa,

esto quiere decir que el factor de coordinación @c es igual a #. ste criterio se

asume tanto para aislamientos internos como para e4ternos.



n caso de usar el método estadístico, se deber3 considerar una

distribución estadística de la amplitud y duración de las sobretensiones, así como

la respuesta del aislamiento en función del riesgo de falla.

2ebido a la simplicidad del método determinista frente al estadístico es elmétodo recomendado en la determinación de la tensión soportada de

coordinación para sobretensiones temporales.

3.1.3./. 67 +,#, '!"#$%$&'(!&$' 0$ #$&%$ -$&%!.

8ara este caso y en conformidad con lo descrito en *.#.. es necesario

considerar la metodología apropiada de acuerdo al tipo de aislamiento. /sí para

aislamientos autorecuperables se considerar3 una metodología estadística,

mientras que para aislamientos no autorecuperables se considerar3 una

metodología convencional o determinista.

3.1.3.2.1. c! para aislamientos autorecuperables.

;e determina a partir del método estadístico del riesgo de falla, que bajo

ciertas asunciones permite definir un método estadístico simplificado mediante el

cual se puede hallar el factor @cs para un riesgo de falla aceptable dado. /

continuación se presenta una e4plicación m3s detallada de estos criterios.

Estudio Estadístico del Riego de Falla.- el riesgo de falla se puede

cuantificar mediante un an3lisis numérico de la naturaleza estadística de las

magnitudes de las sobretensiones y de la soportabilidad eléctrica del aislamiento.

/sí, para una función de distribución de frecuencias de sobretensiones f>6?,

debida por ejemplo al recierre de líneas, y para la función de probabilidad de

descarga del aislamiento 8>6?, el riesgo de falla se define como la integral del

producto ambas funciones.∞

" = ∫ f ( ) * P ( )

d 0

(3.1)

La )igura *.B servir3 para ilustrar lo anteriormente mencionado. Las

)iguras *.B >a? y >b? muestran las distribuciones de sobretensión y probabilidad de



descarga, mientras que en la )igura *.B >c? se puede identificar a ambas

funciones y a la función resultante de su multiplicación f>6?N8>6?, el 3rea bajo esta

curva corresponde entonces al riesgo de f alla.

La e4actitud en el c3lculo del riesgo de falla depende directamente de lae4actitud en la determinación de las sobretensiones con la que se construye f>6? y

de la e4actitud en la determinación de la soportabilidad del aislamiento 8>6?.

2ebido a que siempre e4iste ine4actitud en la determinación de ambas, el riesgo

de falla calculado es también un valor no e4acto.

f(V)

8robabilidad deque 6 supere6m34

:

6m34 V

>a?

8 8w

#99 :

8>6?

8>6? H J9:

6O 6

>b?

Pwf (V)

8 >6?

f>6?

f >6P?

8>6P?

6P V∞

Qrea & " = ∫ f ( ) * P ( )

d

Figura 3.6. &iesgo de falla "J%, >a? 2istribución de sobretensiones, >b? 2istribución dela probabilidad de descarga, >c? valuación del riesgo de falla del aislamiento.

2e la ilustración gr3fica del riesgo de falla mostrado en la )igura *.B >c? se

puede notar que el efecto de desplazar las curvas de f>6? o 8>6? a lo largo de la



abscisa tiene como resultado la modificación del 3rea bajo la curva f>6?N8>6?, o lo

que es lo mismo del riego de falla. 4iste por lo tanto dos posibilidades de

disminuir el riesgo de falla, que son7

• 2esplazar la curva 8>6? hacia la derecha, que en la pr3ctica equivale a

aumentar el nivel de aislamiento de los equipos y por tanto un aumento de

las dimensiones físicas del mismo.

• 2esplazar la curva f>6? hacia la izquierda, esto ocurre al disminuir las

magnitudes de las sobretensiones del sistema a través de medidas de

control en el sistema.

/mbas posibilidades se traducen como un incremento en el costo del

proyecto. s por esta razón que del proceso de coordinación de aislamiento se

pretende obtener un nivel de aislamiento aceptable tomando en cuenta puntos devista como este.

l método estadístico consiste entonces en determinar el riesgo de falla

seg!n lo anteriormente e4puesto y verificar que se encuentre dentro de límites

aceptables.

Método estadístico simplificado.- este método permite definir las curvas de

distribución de sobretensiones y de probabilidad de descarga a partir de un !nico

punto en cada una de ellas que corresponde a una probabilidad de referencia.

omo se ha mencionado anteriormente, las probabilidades de referencia

asumidas corresponden al valor de sobretensión con una probabilidad del : de

ser e4cedida >6e? para la curva f>6? y a la tensión soportada estadística >8 H J9

:? en la curva 8>6?. Las probabilidades de referencia en cada curva se muestran

en la )igura *.-.

;e define entonces como factor estadístico de coordinación @cs a larelación entre la tensión soportada estadística que se define como tensión

soportada de coordinación y la sobretensión estadística, así7

c!

cs

e 2

(3.2) # =



8 8w

f(V) #99 : 9:

8>6?

8robabilidad de&eferencia7 :

>a?

6e,V #9 :

9:

8unto de&eferencia

w

J9:

6

>b?

Figura 3.7. 8robabilidades de referencia. >a? ;obretensión estadística 6e, >b?Tensión soportada estadística >8 H J9:?

/ continuación la )igura *.I muestra de forma grafica como al aumentar el

factor estadístico de coordinación, esto es aumentar la tensión soportada de

coordinación, el riesgo de falla disminuye. l incremento del factor estadístico de

coordinación equivale a desplazar la curva 8 >6? hacia la derecha manteniendo

constantes las probabilidades de ref erencia.

La correlación entre el riego de falla y el factor estadístico de coordinación

se ve muy poco afectada con cambios en la forma de la distribución de

sobretensiones. sto se debe a que el valor seleccionado como referencial 6e, se

encuentra en la parte de la curva de distribución que proporciona la mayor

contribución al riesgo de falla.

)inalmente la )igura *.J muestra un ejemplo de la relación entre el riesgo

de falla y el factor de coordinación estadístico. Las curvas son el resultado de

considerar una metodología fase R pico y una distribución 5aussiana para la

construcción de la distribución se sobretensiones y una distribución modificada deFeibull para la probabilidad de descarga.



f>6? 8>6?

Qrea /#

6e H 6w6

f>6? 8>6?

Qrea /

6e 6w6

6w S 6ef>6?

8>6?

Qrea /*

6e 6w6

6 S 6e

/# S / S /* >a?

f>6? Mcs# Mcs Mcs*

&# & &*8>6?9:

1 2 3

J9:

6e H6# 6 6* 6

>b?

&

&#

&

&*

Mcs# Mcs Mcs*

>c?

Figura 3.8. (étodo estadístico simplificado. >a? 2isminución del riesgo de falla & con elaumento de @cs. >b? 'ncrementar 6c equivale a desplazar la curva 8>6? hacia la derecha. >c?

urva característica de & vs @cs. "J%

Figura 3.9. &iesgo de falla del aislamiento e4terno para sobretensiones de frente lento enfunción del factor estadístico de coordinación. "-%



1101

3.1.3.2.2. c! para aislamientos no autor ecuperables

8ara este tipo de aislamiento se considera criterios conservadores

mediante un método determinista. sto implica hallar la m34ima sobretensión que

afecte al equipo para de allí determinar su mínima rigidez dieléctrica considerandoun margen que cubrir3 las incertidumbres en la determinación de estos valores.

La tensión soportada de coordinación se obtiene de multiplicar el valor de la

sobretensión de frente lento representativa m34ima asumida por un factor

determinístico de coordinación @cd.

8ara el caso de equipos protegidos por pararrayos el valor de la

sobretensión de frete lento por la que se debe multiplicar el factor de coordinación

@cd es igual al nivel de protección del pararrayos ante impulsos de maniobra 6ps.

n este caso la distribución de sobretensiones quedar3 truncada en la tensión

correspondiente a 6ps, como se muestra en la )igura *.#9. omo consecuencia

de este truncamiento en la curva de distribución de sobretensiones se tiene que

cualquier variación en el nivel de protección del pararrayos puede ocasionar una

variación considerable del riesgo de falla. 8ara cubrir este efecto, se ha

determinado un factor determinístico de coordinación en función de la relación

entre el nivel de protección del pararrayos y el valor estadístico de sobretensión

6e, así.

ps

≤ 0.7

e 2

0.7 ≤

ps ≤ 1.2

ntonces7

ntonces7

# cd

#

= 1.1

= 1.24 − 0.2

ps

(3.3)

(3.4)

cd

e 2 e 2

1.2 <

ps

e 2

ntonces7 # cd

= 1 (3.5)

n función a estas e4presiones, la )igura *.## muestra la curva del factor

de coordinación @cd en función de 6psE6e.



f>6?

8>6?

8>6?#99:

f>6?

QreaTruncada

ps

" = ∫ f ( ) * P ( )d 0

6psTruncamiento 6

Figura 3.10. Truncamiento de la curva de distribución de sobretensiones en el valor de

6ps. Qrea correspondiente a &, también truncada.

#.#D

#.#D

#.#

#.9-D

#.9D

#.9D

#

9.J-D

9.JD

Factor Kcd en funcin de V!" #Ve2

9.* 9.D 9.- 9.J #.# #.* #.D

$e%acin (V! " #Ve2 )

Figura 3.11. )actor de coordinación determinístico @cd, en función de la relación 6psE6e "#-%

3.1.3.3. 67 +,#, '!"#$%$&'(!&$' 0$ #$&%$ #5+(0!.

8ara determinar la tensión soportada de coordinación para este tipo de

sobretensiones, se considerar3 a las sobretensiones originadas por descargas

atmosféricas debido a que son las m3s relevantes dentro del grupo. ;e emplear3

un método estadístico simplificado en el que se considera el uso de pararrayos

como elemento de protección, el riesgo de falla e4presado a través de tasas de

falla aceptables y las características propias de las líneas de transmisión

asociadas a la subestación.

F a c t o r

K



La e4presión resultante del método estadístico simplificado es aplicable

tanto para aislamientos no autorecuperables como para aislamientos

autorecuperables, siendo para éstos !ltimos una apro4imación v3lida. La tensión

soportada de coordinación se define a partir de la sobretensión atmosférica

representativa y es igual su amplitud para cuando se tiene una tasa de retorno &t,

igual a la tasa de fallas aceptable para el equipo de la subestación &a. omo se

verificar3 m3s adelante en las e4presiones correspondientes. La tasa de retorno

adoptada de sobretensión &t corresponde a un valor referencial del n!mero de

fallas por a<o.

3.1.3.3.1. $étodo estadístico simplificado.

Las sobretensiones de origen atmosférico dentro de la subestación

dependen de la amplitud y forma de onda de la sobretensión que llega hasta la

subestación desde las líneas de transmisión así como del comportamiento de la

onda dentro de la subestación. 8ara subestaciones o componentes de una

subestación que no se encuentren protegidas por pararrayos el par3metro m3s

importante es la amplitud de la sobretensión que alcanza la subestación. n caso

de tener subestaciones protegidas con pararrayos los par3metros a tomarse en

cuenta son la pendiente del frente de onda y la distancia de separación entre el

pararrayos y los equipos. /sí, la e4presión *.B permite estimar la sobretensión

representativa sobre el equipo protegido "-%.

rp=

pl+ 2%T para&

pl≥ 2%T (3.6)

2onde7

6rp sobretensión representativa >de frente r3pido?, M6.

6pl nivel de protección del pararrayos a impulsos tipo rayo, M6.

; es la pendiente del frente de onda de sobretensión quealcanza la subestación, M6EKs.

T tiempo de viaje de la onda de sobretensión atmosférica, Ks. /

su vez T se determina a través de la siguiente e4presión7



2onde7

T = '

c

(3.7)

L distancia de separación entre el pararrayos y el equipo

protegido, m. sta distancia se ilustra en la )igura *.# como

la suma de las distancias7 a#, a, a* y a$.

c velocidad de la luz, *99 mE Ks.

Figura 3.12. 2istancia entre el pararrayos y el equipo protegido. "-%

&emplazando T en la e4presión de la sobretensión representativa queda7

rp

= pl

+ 2% '

c

(3.8)

n caso de que 6pl sea menor a ;T la sobretensión representativa ser3

igual al doble del nivel de protección del pararrayos a impulsos tipo rayo, esto es7

N6pl.

Tanto la amplitud como el frente de onda >;? de la sobretensión que llega

hasta la subestación se ven reducidas principalmente por el efecto corona en la

línea. sto se debe, a que en la mayoría de casos las ondas de sobretensión

debidas a fenómenos atmosféricos que viajan por la línea superan al valor de



tensión crítica para el cual ocurre el efecto corona, y por lo tanto éste se produce,

ocasionando peque<as descargas eléctricas alrededor del conductor. stas

descargas alrededor del conductor se traducen como un incremento del radio del

mismo, que a su vez implica el incremento de su capacitancia. La inductancia no

se altera con presencia de corona. l incremento de la capacitancia del conductor

tiene como consecuencia la disminución de la velocidad de propagación de la

onda de sobretensión, que a su vez provoca la distorsión de su forma original,

esto es, la disminución de la pendiente de frente de onda y de la amplitud

conforme avanza por la línea "$%. La )igura *.#* >a? ilustra el incremento del

radio del conductor por efecto corona y la distorsión en la onda viajera, mientras

que la )igura *.#* >b? muestra la distorsión de una onda de sobretensión

conforme avanza a través de la línea de transmisión. La distorsión est3 en el

rango de # µs por Milómetro de recorrido.

>a?

>b?

Figura 3.13. fecto corona en ondas viajeras. >a? 'ncremento del radio por coronay disminución de la velocidad ( "$% >b? 2istorsión de la onda de sobretensión con

la distancia.",D%



n consecuencia se tiene que la pendiente del frente de onda de la

sobretensión que llega hasta la subestación depender3 de la distancia que la

onda recorra a través de la línea, desde el punto en el que ocurre la descarga

atmosférica hasta alcanzar la subestación, siendo menos escarpado mientras

mayor sea esta distancia. s así que para descargas atmosféricas lo

suficientemente alejadas de la subestación se tendr3n ondas de sobretensión con

muy poca pendiente en el frente de onda independientemente de su amplitud.

=tro factor que incide sobre ; es el n!mero de líneas de transmisión

conectadas a la subestación. /sí, cuando m3s de una línea se encuentra

conectada, la pendiente original de la onda de sobretensión que llega hasta la

subestación puede dividirse para el n!mero de líneas conectadas. ;e deber3considerar el mínimo n!mero de líneas que puedan permanecer en servicio

considerando las posibles descone4iones durante tormentas eléctricas.

n conclusión se tiene que la pendiente del frente de onda de una

sobretensión >;? disminuye por efecto corona, la distancia de viaje de la onda y el

n!mero de líneas conectadas a la subestación. 8or lo tanto, se puede deducir una

e4presión para definir la pendiente de frente de onda a ser considerada en la

e4presión *.I. /sí7

% = 1

n# co )

(3.9)

2onde7

n mínimo n!mero de líneas conectadas a la subestación.

@co constante de amortiguamiento por corona, KsE>M6Nm?. La

Tabla *.# muestra los valores de @co para diferentes

configuraciones de conductor .U distancia sobre la línea, entre el lugar donde ocurre la

descarga atmosférica y la subestación, m.



n el método simplificado se asume que todos los eventos de descargas

atmosféricas que ocurran dentro de una cierta distancia a partir de la subestación

causar3n sobretensiones sobre el equipo protegido mayores que un valor

referencial de sobretensión, mientras que los eventos que ocurran fuera de esta

distancia ocasionar3n sobretensiones menores. sta asunción no siempre es

cierta pues no todos los eventos a una cierta distancia son igual de severos, ya

que dependen de la corriente del rayo y de la amplitud de la onda que alcanza la

subestación. ;in embargo en la pr3ctica y con el uso de pararrayos esta asunción

es aceptable.

/hora se debe definir la distancia U con la que se calcular3 la pendiente ;.

2e e4periencias pr3cticas y debido al hecho de que el tramo de red adyacente ala subestación est3 muy bien protegido inclusive por dos cables de guarda, no se

tiene fallas de apantallamiento en este tramo. /sí también se ha demostrado que

no ocurren flameos inversos en la torre m3s cercana a la subestación, debido al

efecto de la puesta a tierra de la subestación. 8or lo tanto se puede afirmar que el

primer vano a partir de la subestación est3 libre de eventos atmosféricos. n

consecuencia la distancia U considerable podría estar ubicada a partir del primer

vano. Tomando en cuenta que la peor condición sería tener un evento atmosférico

lo m3s cercano posible a la subestación, se tiene como resultado que la mínimadistancia considerable coincide con la longitud del primer vano a partir de la

subestación.

;e define entonces una pendiente de frente de onda representativa ;rp que

considera la distancia mínima a la cual puede ocurrir un evento atmosférico y una

distancia que corresponde al tramo de red para el cual la tasa de salidas de la

línea por eventos atmosféricos &Mm es igual a una tasa de retorno deseada &t. /sí7

La distancia a ser considerara para el c3lculo de ; rp ser37 ) = ' sp + 't (3.10)

2onde7

Lsp longitud del primer vano adyacente a la subestación, m.

Lt longitud de línea para la cual la tasa de salida de servicio es

igual a una tasa de retorno deseada, m.



Luego Lt se define como7

' = " t 1 a*o

"+m

1 #m * a*o

(3.11)

2onde7&t tasa de retorno asumida. orresponde a un valor referencial

de fallas por a<o, #Ea<o.

&Mm tasa de salidas de la línea debida a eventos atmosféricos por

a<o, considerando el primer Milómetro de línea frente a la

subestación, #EMmNa<o ó #EmNa<o.

&emplazando U en la e4presión *.J, se obtiene ;rp.

1%

rp=n# co ( ' sp + 't ) (3.12)

tiene7

;ustituyendo ;rp por ; en la e4presión de la sobretensión representativa se

= + 2 ' (3.13)

rp pl cn# co ( ' sp + 't )

2efiniendo el par3metro / como7

A = 2

c# co

(3.14)

&emplazando *.#$ en *.#* se tiene la e4presión que define a la

sobretensión representativa de frente r3pido debida a eventos atmosféricos, así7

= + A ' (3.15)

rp pl n ( ' sp + 't )

)inalmente la tensión soportada de coordinación para sobretensiones defrente r3pido se obtiene de remplazar en la e4presión *.#D la distancia Lt por una

distancia La que se define como el tramo de línea para el cual se tiene una tasa

de salidas de línea igual a la tasa de fallas aceptable para los equipos &a. sto es7

= + A ' (3.16)

c! pl n ( '

sp + '

a)

t



' "

a 1 a*o

(3.17)

on7a

= "

+m1 #m * a*o

2onde7

6c tensión soportada de coordinación para sobretensiones de

frente r3pido derivadas de descargas atmosféricas, M6

6pl nivel de protección del pararrayos a impulsos tipo rayo, M6.

/ par3metro definido seg!n el tipo de línea conectada a la

subestación, M6. La Tabla *.# muestra valores para / y @co.

n el menor n!mero de líneas conectadas a la subestación >n H #

ó n H ?.

L distancia entre el pararrayos y el equipo protegido, m.Lsp longitud vano de línea contiguo a la subestación, m.

La longitud de línea para la cual la tasa de salidas es igual a la

tasa de fallas aceptable para los equipos, m.

&a tasa de fallas aceptable para el equipo, #Ea<o.

&Mm tasa de salidas de la línea, #EmNa<o.

omo resultado del método simplificado para la determinación de la tensiónsoportada de coordinación se ha obtenido la e4presión *.#B de donde se puede

concluir que la tensión soportada de coordinación es igual al nivel de protección

del pararrayos m3s un término adicional en el que se toma en cuenta7 la

trayectoria de la onda por la línea hasta llegar a la subestación, criterios de

confiabilidad, la ubicación del pararrayos y las características de la líneas

conectadas a la subestación.

&a'%a 3.1. 6alores de @co y del par3metro / seg!n la configuración del conductor "-%

onfiguracin de% onductor Kco ("#(*V+,)) - (*V)

An solo conductor por fase. #.D 4 #9+B$D99

Caz de dos conductores por fase. # 4 #9+B-999

Caz de cuatro conductores por fase. 9.B 4 #9+B ##999

Caz de seis u ocho conductores por fase. 9.$ 4 #9+B #-999



/dicionalmente, e4isten otras alternativas para determinar el valor de la

m34ima sobretensión representativa por descargas atmosféricas.

8or ejemplo en la e4presión *.#B si se asume que el valor de la tasa de

retorno es cero, lo cual es una asunción en e4tremo conservadora, se tiene que Lt

H 9 y la sobretensión m34ima representativa ser37

rp

= pl

+ A '

n ' sp

(3.18)

3.1.=. TENSIONES SOPORTADAS RE>UERIDAS.

2ebido a que la tensión soportada de coordinación, determinada en el

punto anterior, es independiente de las condiciones atmosféricas al sitio de

instalación y de las particularidades del equipo. n este punto del procedimiento

se define una tensión soportada requerida en la que se toma en cuenta estos

factores. s decir, se considera los factores que hacen disminuir la soportabilidad

del aislamiento en las condiciones reales de servicio.

8or lo tanto, para determinar las tensiones soportadas requeridas es

necesario multiplicar a las tensiones soportadas de coordinación por factores que

compensen las diferencias entre las condiciones reales de servicio al sitio de

ubicación del equipo y las condiciones de prueba normalizadas, que

corresponden a condiciones atmosféricas a nivel del mar con temperatura y

humedad relativa promedios.

2e aquí se obtiene las tensiones que efectivamente debe poder soportar el

aislamiento en las pruebas de tensiones soportadas para garantizar que una vez

que sea puesto en servicio cumpla con el desempe<o requerido de riesgo de f alla,

seg!n lo determinado en la tensión soportada de coordinación a lo largo de toda

su vida !til.

La tensión soportada requerida tendr3 adem3s la misma forma de ondaque la tensión soportada de coordinación, que corresponde a su vez a la de las

sobretensiones representativas.

Los factores a tomarse en cuenta son7



1201

• )actor de corrección asociado a las condiciones atmosféricas.

• )actor de seguridad, que toma en cuenta las diferencias entre las

condiciones reales de operación del aislamiento y las condiciones de

prueba.

3.1.=.1. C!##$66()& ,%*!'?#(6,.

La corrección atmosférica cubre las diferencias entre las condiciones

atmosféricas reales al sitio de ubicación del equipo y las condiciones atmosféricas

de prueba estandarizadas.

La corrección por efectos atmosféricos se aplica !nicamente al aislamiento

e4terno ya que al estar en contacto directo con el medio ambiente su rigidez

dieléctrica varía con las condiciones atmosféricas. (ientras que, para el

aislamiento interno la variación de las condiciones atmosféricas del aire no influye

sobre sus propiedades aislantes, haciendo que este tipo de aislamiento sea

independiente a tales variaciones.

;eg!n las normas ' "*% el factor de corrección atmosférico se define en

función de la densidad relativa del aire y de la humedad, así7 #

t= + 1 * +

2 (3.19)

2onde7

@t factor de corrección atmosférico.

M# factor de corrección en función de la densidad del aire.

M factor de corrección en función de la humedad.

M# es función de la densidad de aire, así7

2onde7

+ = δ m(3.20)

δ densidad relativa del aire.

m e4ponente e4perimental definido en la 1orma '.

1



2ebido a que la variación de la rigidez dieléctrica depende principalmente

de la densidad del aire, se puede asumir que la humedad y temperatura

permanecen constantes e iguales a los valores de las condiciones atmosféricas

estandarizadas, y por lo tanto M H #. l factor de corrección atmosférico

depender3 !nicamente de la presión atmosférica del aire así7

m

# = + = b

(3.21)

t 1 b 0

2onde7

b presión atmosférica al lugar de instalación del equipo.

b9 presión atmosférica para condiciones estandarizadas >#9#.*M8a?.

2e resultados e4perimentales se ha demostrado que la presión del aire

decrece e4ponencialmente con la altura. 8or lo tanto, la rigidez dieléctrica del

aislamiento también decrecer3 e4ponencialmente con la altura. l factor por el

cual se decrementa la rigidez dieléctrica en función de la altura es7

−m ,

# a ! = e 8150

(3.22)

ste decremento de la rigidez dieléctrica con la altura tiene que ser

compensado en la determinación de las tensiones soportadas requeridas.

ntonces el factor por el cual se multiplica a las tensiones soportadas de

coordinación para compensar la disminución de la rigidez dieléctrica por efecto de

la disminución de la densidad del aire con el incremento de altura sobre el nivel

del mar es7

, 1

= = 8150 # a

# !e (3.23)

2onde7

@a es el factor de corrección por altura, para compensar la

disminución de la rigidez dieléctrica.

m

a



@aV es el factor con el cual decrece la rigidez dieléctrica con la

altura.

C altura en metros sobre el nivel del mar.

m e4ponente e4perimental. Toma valores de "*%7m H # para tensiones soportadas de coordinación a impulsos

atmosféricos y tensiones soportadas de coordinación

temporales. stas !ltimas sin contaminación.

m, seg!n la curva mostrada en la )igura *.#$ para tensiones

soportadas de coordinación de frente lento o por maniobra.

a? /islamiento fase R tierra.b? /islamiento fase R fase.

Figura 3.14. 4ponente m en función de la tensión soportada de coordinaciónpara sobretensiones de frente lento o de maniobra "-%.

;i bien la e4presión *.* permite determinar el factor con el cual varía la

rigidez dieléctrica, en la pr3ctica, debido a que el rango de valores de las

tensiones soportadas estandarizados y tabulados en la 1orma ' B99-#+# de

acuerdo a la tensión m34ima del sistema, se han determinado considerando

condiciones normales de operación, esto es, condiciones que cubren alturas de

hasta #999 metros sobre el nivel del mar, se puede afirmar que para alturas

superiores a #999 m, el factor de corrección por altura aplicable ser37



, −1000 m #

a= e

8150 (3.24)

Lo que se quiere decir es que los rangos de valores de tensiones

soportadas estandarizados en la norma ya cubren los requerimientos para todo

aislamiento e4terno ubicado hasta #999 msnm. 2e aquí que, para alturas

superiores la corrección se realiza utilizando la e4presión *.$.

/dicionalmente, en la mayoría de los casos, el fabricante especifica el

aislamiento de los equipos para su operación a partir de #999 m. Lo cual implica

que cualquier equipo funcionara correctamente entre 9 y #999 m y que a partir de

esta altura se debe aplicar el factor de corrección. sto constituye otro justificativopara el uso de la e4presión *.$.

n base al mismo criterio del comportamiento de la rigidez dieléctrica con

la altura, de acuerdo con diferentes referencias bibliogr3ficas el factor de

corrección puede variar. /sí por ejemplo seg!n las normas /1;'E' "B% los

factores de corrección por altura est3n definidos seg!n la Tabla *., en base a la

cual se elabora la )igura *.#D.

&a'%a 3.2. )actores de corrección por altura seg!n '

-%tura ,"n,. Factor de correccin.K a’

Factor de correccin.

K a

#999 # #

#,99 9.JI #.9,

#D99 9.JD #.9D,

#I99 9.J, #.9I-

,#99 9.IJ #.#,*

,$99 9.IB #.#B*

,-99 9.I* #.,9$

*999 9.I9 #.,D

*B99 9.-D #.***

$,99 9.-9 #.$,I

$D99 9.B- #.$J,



orreccin !or -%tura (///).

#.DD

#.D

#.$D

#.$

#.*D#.*

#.,D

#.,

#.#D

#.#

#.9D

#

-%tura en ,"n,

Figura 3.15. urva para del factor de corrección por altura seg!n'

n forma apro4imada se estipula que para alturas de entre #999 y $999 m

la rigidez de aislamiento decrece un #: por cada #99 m de incremento en altura.

onsiderando que tal corrección no es necesaria para alturas de hasta #999 m

"-%. 8or lo tanto, el factor por el cual se deber3 multiplicar las tensiones

soportadas de coordinación ser37

# = 1 + 0.01* , − 1000m

(3.25)

100m

3.1.=./. F,6%!# 0$ '$;9#(0,0.

l factor de seguridad est3 relacionado con los modos de operación y sus

respectivas solicitaciones térmicas, eléctricas, medioambientales y mec3nicas a

las que el aislamiento eléctrico este sometido.

Los factores que se consideran para la determinación del factor de

seguridad son7

• nvejecimiento del aislamiento.

• 2iferencias entre condiciones de f3brica y de montaje del equipo.

• 'ne4actitudes en la determinación de las tensiones soportadas de

coordinación.

La importancia de estos factores desde el punto de vista del aislamiento

puede variar seg!n el tipo de aislamiento y de equipo.

F a c t o r d e

c o r r e

c c i n

a



3.1.4.2.1. -n(eecimiento del aislamiento.

2urante la vida !til prevista para el equipo de una subestación el

aislamiento eléctrico envejece a causa de las solicitaciones térmicas, eléctricas,

químicas o mec3nicas que puedan presentarse. s así que para aislamientosinternos el efecto de envejecimiento debe ser considerado en el factor de

seguridad a ser aplicado. 8or otra parte, para propósitos de coordinación de

aislamiento se asume que el aislamiento e4terno no sufre procesos de

envejecimiento, y por lo tanto el factor de seguridad para este tipo de aislamientos

no lo considera.

3.1.4.2.2. /iferencias entre condiciones de f0brica de mont ae.

l fabricante del equipo realiza las pruebas de aislamiento necesarias para

verificar la tensión soportada requerida. 1o obstante, aun cuando el equipo tenga

la validación del fabricante, una vez puesto en servicio, debido a diferencias en la

configuración o condiciones del aislamiento, su comportamiento puede diferir del

comportamiento en condiciones de prueba. 2ando como resultado que la tensión

soportada en condiciones de servicio sea menor que el valor especificado por el

fabricante.

2e e4periencias pr3cticas se ha demostrado que para equipo que llega al

sitio de instalación completamente ensamblado y listo para el montaje la

diferencia entre las condiciones de prueba y en servicio es mínima y puede

considerarse despreciable para propósitos de coordinación. 8or otra parte, para el

equipo que se transporta por partes y que debe ser ensamblado en el sitio de

instalación, la tensión soportada en servicio puede ser menor que la tensión

soportada requerida. ste efecto de disminución en la tensión soportada también

se toma en cuenta y se cubre con el factor de seguridad.

3.1.4.2.3. Ineactitudes en las tensiones soportadas.

;e refiere a las ine4actitudes que se puedan suscitar en la determinación

e4perimental de las tensiones soportadas a partir de pruebas de laboratorio.

8ara aislamiento e4terno, la determinación de la tensión soportada

requerida puede verse afectada por7 la influencia del entorno del laboratorio



durante las pruebas, las variaciones de la disposición del equipo en el laboratorio

respecto de las condiciones de servicio y las ine4actitudes estadísticas inherentes

al método de prueba seleccionado. 8or lo que es necesario considerar estas

posibles variaciones dentro del factor de seguridad.

8ara aislamiento interno, para el cual se asume una probabilidad de

soportabilidad del #99 :, las pruebas de tensión soportada se realizan aplicando

pocos impulsos, por ejemplo tres "#$%. /!n así las ine4actitudes producto del

método de prueba deben ser consideradas en el factor de seguridad.

Los factores de seguridad recomendados por la norma ', y que cubren

todas estas diferencias entre las condiciones de prueba y las condiciones reales

de operación toman los siguientes valores de acuerdo al tipo de aislamiento7

• )actor de seguridad para aislamiento e4terno7 @s H #.9D

• )actor de seguridad para aislamiento interno7 @s H #.#D

/plicando tanto el factor de corrección por altura @a, así como el factor de

seguridad @s a cada una de las tensiones soportadas de coordinación se obtienen

las tensiones soportadas requeridas, que son las tensiones que al menos debe

soportar el equipo en condiciones reales de operación. /sí7− /islamiento e4terno7

6r H 6c N @a N @s (3.26)

− /islamiento interno76r H 6c N @s (3.27)

8ara el aislamiento e4terno, la )igura *.#B ilustra el proceso de corrección

por altura y factor de seguridad, considerando los valores normalizados de tensión

soportada seg!n ' para impulsos atmosféricos de un sistema de D99 M6. La

tensión soportada de coordinación se mantiene constante con la altura. n la

figura se muestra un rango de 6c limitado por sus posibles valores mínimo y

m34imo, valores a partir de los cuales se hace las correcciones. /l aplicar el factor

de seguridad sobre 6c se tiene el punto a partir del cual empieza la variación con



la altura. La variación de la tensión soportada con la altura corresponde a las

curvas rojas.

Figura 3.16. /plicación de los factores @a y @s sobre 6c "I%

;e considera que los rangos tabulados en ' cubren los requerimientos

hasta #999 msnm. /dem3s en la mayoría de casos, por condiciones de f3brica el

equipo no necesita corrección hasta esta altura. ;in embargo, para alturas muyaltas el rango de valores normalizados sugeridos por ' de acuerdo a la tensión

m34ima del sistema podría no ser suficiente, teniendo que recurrir a los valores

normalizados siguientes. Los valores normalizados se e4pondr3n m3s adelante,

en el siguiente paso del procedimiento.

3.1.@. NIEL DE AISLAMIENTO NORMALIADO O ASIGNADO.

Ana vez que se han calculado las tensiones soportadas requeridas, es

necesario seleccionar los valores normalizados de estas tensiones. 8ara esto se

utilizar3 los valores normalizados dados en la 1orma '. ;e seleccionar3 de

entre los valores normalizados, el siguiente valor mayor o si fuere el caso igual

que la tensión soportada requerida. Los valores normalizados de tensiones

soportadas se presentan en las Tablas *.* y *.$.



l conjunto de tensiones soportadas obtenidas en este paso del

procedimiento constituye el nivel de aislamiento nominal a ser especificado para

los equipos. Las tensiones soportadas normalizadas son adem3s, las tensiones a

ser aplicadas en las pruebas de soportabilidad de aislamiento, con el fin de

garantizar que el aislamiento del equipo sea capaz de soportar las tensiones

soportadas requeridas.

&a'%a 3.3. 6alores normalizados de tensiones soportadas de corta duración a frecuenciaindustrial.

6alores en M6 r.m.s. "#$%

#9

9

I

*I

D9

-9

JD

#$9

#ID

*9

-D

*D

*B9

*JD

$B9

D#9

D-9

B*9

BI9

&a'%a 3.4. 6alores normalizados de tensiones soportadas tipoimpulso.

6alores pico en M6. "#$%

9

$9

B9

-D

JD

#D

#$D

#-9

D9

*D

$D9

DD9

BD9

-D9

ID9

JD9

#9D9

##-D

#*99

#$D

#DD9

#B-D

#I99

#JD9

#99

D9

$99

[email protected]. C#(%$#(!' 0$ '$-$66()& 0$ -!' &($-$' 0$ ,('-,*($&%!.

on base a resultados obtenidos de la e4periencia en la operación de

sistemas eléctricos y considerando el uso de dispositivos y métodos de limitación

de sobretensiones, la 1orma ' B99-#+# presenta rangos de tensiones

soportadas normalizadas asociados con los valores normalizados del voltaje

m34imo para el equipo >6m?.

Los rangos de tensiones soportadas estandarizadas se asignan por

separado para sistemas del &ango ' y para sistemas del &ango '', debido a quealgunos criterios considerados en el &ango ' no aplican para el ''. La Tabla *.D

muestra los rangos para sistemas del &ango ''. (ientras que el /ne4o W muestra

la tabla correspondiente al &ango ' y las tablas dadas seg!n el est3ndar

/1;'E'. 2e la Tabla *.D se puede observar que para un valor dado de tensión

soportada a impulsos de maniobra se tiene dos opciones de valores de tensión

soportada a impulsos atmosféricos. sto es, para considerar los diferentes



métodos de control de este tipo de sobretensiones que se pueda estar aplicando.

8ara sistemas del &ango ' se asume que las tensiones soportadas fase R

fase son iguales que las fase R tierra. (ientras que para sistemas del &ango ''este criterio sólo se considera para las tensiones soportadas a impulsos

atmosféricos. 8ara impulsos de maniobra, las tensiones soportadas fase R f ase

resultan de multiplicar las tensiones soportadas fase R tierra por los factores

especificados en la Tabla *.D.

&a'%a 3.5. 6alores estandarizados de aislamiento para el &ango '' >6m > $D M6? "#$%.&en"in

i,a !arae% /3ui!o*V (r,")

&en"in o!ortada o,ina% a ,!u%"o" de0anio'ra &en"in 4o!ortada

o,ina% a ,!u%"o"

-t,o"f6rico".*V (Pico)Fa"e &ierra*V !ico

Fa"e Fa"e ($e%acin con

e% :a%or Fa"e &ierra)*V (Pico)

*99

-D9 #.DID9JD9

ID9 #.DJD9

#9D9

*B,

ID9 #.DJD9

#9D9

JD9 #.D#9D9##-D

$,9

ID9 #.B#9D9##-D

JD9 #.D

##-D

#*99

#9D9 #.D#*99#$,D

D,D

JD9 #.-##-D#*99

#9D9 #.B#*99#$,D

##-D #.D#$,D#DD9

-BD

#*99 #.-#B-D#I99

#$,D #.-#I99#JD9

#DD9 #.B #JD9,#99

1ota.+ estos valores de nivel de aislamiento son v3lidos para alturas de hasta#999 msnm



1301

2os valores de tensiones soportadas normalizadas son suficientes para

definir el nivel de aislamiento est3ndar de un equipo, dependiendo del rango al

cual pertenezca así7

• 8ara equipos del rango '.+ el nivel de aislamiento queda definido por 7

− La tensión soportada estandarizada a impulsos atmosféricos.

− La tensión soportada de corta duración a frecuencia industrial

estandarizada.

on esto no se quiere decir que para este rango se deba omitir el an3lisis y

efecto de las sobretensiones de maniobra. Lo que se considera es que cualquiera

de las dos tensiones soportadas especificadas cubre las tensiones sopor tadas

requeridas a impulsos de maniobra tanto entre fase y tierra como entre fases.

• 8ara equipos del rango ''.+ el nivel de aislamiento queda definido por7

− La tensión soportada estandarizada a impulsos de maniobra.

− La tensión soportada estandarizada a impulsos atmosféricos.

1uevamente para este rango, si bien no se especifica un valor de tensión

soportada normalizada de corta duración a frecuencia industrial no significa que

se deba omitir el an3lisis y efecto de estas sobretensiones. Lo que se considera

es que la tensión soportada a impulsos de maniobra normalizada cubre las

tensiones soportadas requeridas de corta duración a frecuencia industrial. Los

valores normalizados de tensiones soportadas para este rango per tenecer3n

entonces !nicamente a valores dados en la Tabla *.$. ;in embargo las normas

específicas de cada equipo pueden especificar valores y procedimientos de

prueba para verificar las tensiones soportadas requeridas de corta duración.

8ara verificar que las tensiones soportadas requeridas de corta duración a

frecuencia industrial quedan cubiertas por las tensiones soportadas normalizadas

a impulsos de maniobra, es necesario convertirlas a una tensión equivalente cuya

forma de onda corresponda a la especificada en los valores normalizados, en este

caso a tensiones tipo impulso. Los factores de conversión por los cuales se debe



multiplicar la tensión soportada requerida de corta duración para obtener la

tensión soportada equivalente se muestran en la Tabla *.B. stos factores se han

determinado de la e4periencia y dan como resultado un valor conservador de las

tensiones soportadas normalizadas.

n caso de que las tensiones que resulten de la conversión sean mayores

que las tensiones soportadas estandarizadas a impulsos de maniobra, ser3n las

normas particulares de cada equipo las que definan el procedimiento para probar

y verificar la soportabilidad del aislamiento ante este tipo de solicitaciones.

&a'%a 3.6. )actores de conversión para convertir las tensiones soportadas requeridas decorta duración de frecuencia industrial a tensiones soportadas a impulsos de maniobra >;'F? aser

aplicadas en las pruebas de soportabilidad en equipos de sistemas del &ango '' "-%.

-i"%a,ientoFactor !ara o'tener %a ten"in "o!ortada

eui:a%ente a i,!u%"o" de ,anio'ra.

Aislamien! E"ern!.

• /islamiento en aire y aisladoreslimpios, seco.

• /isladores limpios, h!medo.

#.$

#.-

Aislamien! Inern!.

• 5';

• /islamiento liquido.

• /islamiento sólido

#.B

,.*

,.9

1ota.+ Los factores de conversión ya incluyen el factor 2 para convertir de r.m.s a valor pico.

s importante aclarar que la selección del nivel de aislamiento para un

determinado equipo no puede basarse !nicamente en el uso de las tablas dadas

en la norma, sino que se debe aplicar todo el procedimiento de coordinación de

aislamiento hasta aquí descrito para incluir las particularidades del sistema en

an3lisis. /dem3s es necesario notar que las tablas dadas por ' o ', sirven

para alturas de hasta #999 m, para alturas mayores los niveles de aislamiento ya

no podrían corresponder con los valores dados dentro del rango de la tensión

m34ima del sistema en estudio, sino que podrían ser mayores. n este caso se

deber3 seleccionar las tensiones soportadas normalizadas de la Tabla *.$, que es

la que aplica para sistemas del rango ''. ;eleccionando valores de tensión

soportada mayores o iguales que las tensiones soportadas requeridas.



3.1.. PRUEBAS PARA LA ERIFICACIÓN DEL NIEL DE

AISLAMIENTO SELECCIONADO.

l nivel de aislamiento estandarizado debe ser verificado en pruebas de

soportabilidad de aislamiento, con el fin de garantizar que la tensión real que elaislamiento de un equipo es capaz de soportar no sea inferior que la tensión

soportada especificada en el nivel de aislamiento seleccionado. Las tensiones a

ser aplicadas en las pruebas de soportabilidad ser3n las tensiones sopor tadas

normalizadas.

La selección del tipo de prueba a ser aplicado, y los procedimientos para su

ejecución se encuentran de forma detallada en est3ndares referentes a pruebas

en alta tensión "*% y en los est3ndares particulares de cada equipo. ;in embargo

a continuación se describe algunas consideraciones respecto de las pruebas desoportabilidad del aislamiento en función del tipo de aislamiento del equipo,

autorecuperable, no autorecuperable y equipos con aislamiento de ambos tipos.

n general, para equipos del &ango '' se realizan pruebas con tensiones

soportadas tipo impulso. stas pruebas consisten en aplicar un determinado

n!mero de veces las tensiones soportadas normalizadas sobre el aislamiento a

ser evaluado, siguiendo el procedimiento y disposición del equipo seg!n los

est3ndares de pruebas en alta tensión.

3.1..1. P#9$",' 0$ ,('-,*($&%!' &! ,9%!#$69+$#,"-$' [1=].

8ara este tipo de aislamientos es importante tomar en consideración que

la presencia de una descarga disruptiva causar3 la degradación de sus

propiedades aislantes. 'ncluso tensiones de prueba que no provoquen disrupción

podrían afectar al aislamiento. 8or esta razón, en la evaluación de aislamientos no

autorecuperables se debe aplicar un n!mero limitado de tensiones de prueba, por

ejemplo tres impulsos. ;e considera que la prueba es satisfactoria si no seproduce disrupción, en cuyo caso se puede afirmar que el aislamiento es capaz

de soportar tensiones de hasta el valor de tensión aplicada.

8or otra parte, debido a que las pruebas para aislamientos no

autorecuperables implican un n!mero limitado de impulsos de prueba y adem3s

no admiten disrupción, no es posible obtener información estadística. s por esto



que se considera una probabilidad de soportabilidad del #99 : para este tipo de

aislamientos.

3.1../. P#9$",' 0$ ,('-,*($&%!' ,9%!#$69+$#,"-$' [1=].

8or las características autorecuperables de este tipo de aislamientos es

posible aplicar un gran n!mero de tensiones de prueba, e inclusive permitir la

presencia de disrupción. 8or lo tanto, se podr3 obtener información estadística

respecto de la soportabilidad del aislamiento en base de las pruebas realizadas.

/sí por ejemplo, se podr3 estimar el valor de tensión soportada para tener una

probabilidad de soportabilidad del J9 :, 8 H J9 :. ;e puede también aplicar

métodos para la determinación de 6D9, por ejemplo, un método consiste en aplicar

al menos ocho grupos de siete impulsos por grupo.

;in embargo, al permitir la presencia de descargas disruptivas es

importante considerar que el aislamiento tardar3 un tiempo en recuperar

totalmente sus propiedades aislantes luego de la disrupción, razón por la cual se

deber3 definir un intervalo de tiempo adecuado entre la aplicación de un impulso y

otro en el procedimiento de prueba.

n conclusión, para aislamientos autorecuperables con la aplicación de

métodos de prueba adecuados se podr3n construir las curvas de distribución de

frecuencia de sobretensiones y de probabilidad de descargas o disrupción.

3.1..3. P#9$",' 0$ ,('-,*($&%!' *(%!' [1=].

8ara el caso de equipos que estén conformados por los dos tipos de

aislamiento y en los que el aislamiento autorecuperable no pueda probarse por

separado de su aislamiento no autorecuperable, como es el caso de bushings o

transformadores de instrumentos, es importante definir el método de prueba. ;e

debe considerar que el aislamiento no autorecuperable admite la aplicación de

pocas tensiones de prueba. 8or otro lado por propósitos estadísticos y por

seguridad en el resultado del ensayo, el aislamiento autorecuperable necesita la

aplicación de numerosas tensiones de prueba. 2e aquí que, la prueba para

aislamientos mi4tos debe usar un método en el que no se afecte al aislamiento no

autorecuperable y a su vez permita evaluar el nivel de aislamiento del tipo



autorecuperable. La e4periencia muestra que un criterio de prueba aceptable para

estos casos es aplicar #D impulsos y permitir hasta dos descargas disruptivas en

la parte del equipo con aislamiento autorecuperable. ;in embargo, en caso de que

estas descargas puedan causar da<os severos sobre el aislamiento no

autorecuperable se probar3 al equipo con criterios de aislamiento no

autorecuperable. ste caso podría corresponder a pruebas de transformadores

con sus bushings con altas tensiones soportadas.

8ara equipos en los que por efecto de la altura el valor de tensión de

prueba para el aislamiento e4terno sea mayor que el del aislamiento interno, se

podr3 aplicar las tensiones de prueba correspondientes al aislamiento e4terno

bajo la condición de que el aislamiento interno esté sobredimensionando. aso

contrario se deber3 verificar !nicamente al aislamiento interno con su respectivatensión de prueba. l aislamiento e4terno podría no ser probado si los

espaciamientos en aire son suficientemente grandes.

3.1..=. C!&0(6(!&$' $'+$6(,-$' 0$ +#9$", [1=].

n caso de no poder aplicar los procedimientos de prueba normalizados

para la evaluación de un equipo, se puede considerar el uso de pruebas

alternativas en las que se tiene una o varias condiciones diferentes a las

condiciones de prueba normalizadas, por ejemplo, diferente disposición del

equipo o diferentes valores o formas de onda de tensiones soportadas. La

condición para el uso de estas pruebas alternativas es alcanzar condiciones

físicas equivalentes a las normalizadas para el desarrollo de la descarga

disruptiva. ;in embargo ser3n los comités técnicos de normalización, para el caso

de ' el comité técnico $, los encargados de evaluar y aprobar las condiciones

alternativas.



3./. RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO.

/ manera de resumen se desarrolla un diagrama secuencial para cada uno

de los pasos del proceso de coordinación de aislamiento hasta ahora descrito,

precisando las e4presiones para la determinación de las tensiones soportadas decoordinación y requeridas, tanto para aislamiento interno y e4terno, hasta llegar a

obtener el nivel de aislamiento normalizado para el equipo. La Tabla *.- muestra

todo el proceso en conjunto.

P-; 1&/;/ < ;=$/&/;/ $/P$//5&-&V-.

Vr!

&en"in Per,anente de Frecuencia ndu"tria%.

6s H 6m H #.9DN 6n

o'reten"in &e,!ora% $e!re"entati:a.

Tensiones relacionadas con rechazo de carga7;istemas con líneas cortas7 6rp #. p.u;istemas con líneas largas7 6rp #.D p.u

o'reten"in de Frente >ento o de 0anio'ra.

Tensiones relacionadas con el recierre de LET.6alor de sobretensión con el : de ser e4cedido.

6e.

&eferirse a la )igura UU.

1ivel de protección del pararrayos aimpulsos de maniobra.

6ps

o'reten"in de Frente $!ido.

;e define directamente la tensión soportada decoordinación, en el siguiente paso.

Figura 3.17. 8aso #, sobretensiones representativas.



P-; 2&/;/ ;P;$&-?- ?/ ;;$?5-@5.

Vcw

o'reten"in &e,!ora%$e!re"entati:a.

o'reten"in de Frente>ento o de 0anio'ra.

o'reten"in de Frente$!ido.

/islamiento 4terno /islamiento 'nterno

)actor de oordinaciónstadístico

@cs

)actor de oordinación2eterminístico.

@cd

6c H 6rp N @cs 6c H 6rp N @cd

P-; 3&/;/ ;P;$&-?- $/AB/$?-

Vrw

/islamiento 4terno

)actor de orrección por altura7

, −1 00 0

/islamiento 'nterno

)actor de ;eguridad.@s H #.#D

ota. Los factores deseguridad y de correcciónpor altura >para el caso deaislamiento e4terno? sedeben de aplicar sobre cadauna de las tensiones

m

# = e 8150

6r H 6c N @s

soportadas de coordinacióndel paso .

)actor de ;eguridad.@s H #.9D

6r H 6c N @a N @s Figura 3.18. 8asos y *. Tensiones ;oportadas de oordinación y Tensiones;oportadas &equeridas.

)actor deoordinación7

@c H #

6c H 6rp N @c

6c H 6rp

2el método estadísticosimplificado

= + A '

c! pln ( ' + ' ) sp a

a

#*B



#*-

P-; 4/>/@ ?/> V/> ?/ ->-/&; 5;$0->C-?;.

Vw

on:er"in de %a" &en"ione" o!ortada"&e,!ora%e" $euerida" a "u" &en"ione"

o!ortada" de anio'ra /ui:a%ente" (D).


)actores de onversión7 /islamientos limpios, en seco7 #.$ /islamientos limpios, h!medo7 #.-

)actores de onversión75';7 #.BLíquido7 .*;ólido7 .9

;'F H 6r N factor de conversión ;'F H 6r N factor de conversión

e%eccin de% i:e% de -i"%a,iento


&en"in o!ortada a,!u%"o" de 0anio'ra.

&en"in o!ortada a,!u%"o" de 0anio'ra.

6alor de Tensión;oportada 1ormalizado

6 6rp

&en"in o!ortada a,!u%"o" -t,o"f6rico".

&en"in o!ortada a,!u%"o" -t,o"f6rico".


6 6rp


6 6rp

ota. ;e selecciona dos valores para la tensión soportada normalizada a impulsos atmosféricos, unopara equipos cercanos al pararrayos y otro superior, para equipos alejados del pararrayos.

Figura 3.19. 8aso $, ;elección del 1ivel de /islamiento.


6 6rp



&a'%a 3.7. &esumen del procedimiento de coordinación de aislamiento.

o'reten"in &e,!ora%.o'reten"in de Frente

>ento o de 0anio'ra

o'reten"in de Frente$!ido o !or ,!u%"o"

-t,o"f6rico".

-i"%a,iento/2terno.

-i"%a,ientonterno.

-i"%a,iento/2terno.

-i"%a,ientonterno.

-i"%a,iento/2terno.

-i"%a,ientonterno.

Pa"o 1E o'reten"ione" $e!re"entati:a" Vr! 6rp >temporal? 6e6ps ;e calcula directamente 6c.

Pa"o 2E &en"ione" "o!ortada" de oordinacin Vcw

)actores de coordinación7 @c H # @cs @cd = +

A 'c! pl

n ' + '( sp a )6c H 6rp 6c H 6psN@cs 6c H 6eN@cd

Pa"o 3E &en"ione" "o!ortada" de $euerida" Vrw

m , −1000

)actor de orrección por altura7 # = e 8150 a ;i 1o ;i 1o ;i 1o

)actor de ;eguridad @s7 #.9D #.#D #.9D #.#D #.9D #.#D

6r H 6cN@aN@s 6r H 6cN@s 6r H 6cN@aN@s 6r H 6cN@s 6r H 6cN@aN@s 6r H 6cN@s

Pa"o 4E i:e% de -i"%a,iento or,a%iado Vw

)actor de conversión de 6r a ;'F

Limpio seco7#.$

Limpio

h!medo7#.-

5';7 #.B

Líquido7 ,.*

;ólido7 ,.9

1ivel de /islamiento para equipos del &ango ''.

6 ≥ 6r 6 ≥ 6r 6 ≥ 6r 6 ≥ 6r;'F H 6rN)actor de

conversión

#*I



#*J

omo resultado del proceso de coordinación de aislamiento se obtiene un

conjunto de tensiones soportadas que conforman el nivel de aislamiento

normalizado que se debe especificar en los equipos de la subestación. l nivel de

aislamiento así definido es técnica y económicamente eficiente. La Tabla *.Imuestra las tensiones soportadas normalizadas que se debe obtener como

resultado de aplicar cada uno de los pasos del proceso de coordinación.

&a'%a 3.8. 6alores que se debe especificar para definir el 1ivel de /islamiento fase R tierra de losequipos de una subestación perteneciente al &ango ''.

->-/&; /G&/$; ->-/&; &/$;

Tensión ;oportada a'mpulsos de (aniobra.

Tensión ;oportada a'mpulsos /tmosféricos.

8ara equipos cercanos

al pararrayos>transformador?. 8ara equipos

alejados del

8ara equipos cercanos

al pararrayos>transformador?. 8ara equipos

alejados del

coordinacion de aislamiento

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