AISLAMIENTO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJES TEMA 4.2 - 1 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE – Se instalan entre el conductor desnudo y las partes del apoyo puestas a tierra – Tienen la doble misión de fijar mecánicamente los conductores, además de aislarlos de tierra – Se deben diseñar para soportar la condición climática de servicio más desfavorable, temperatura, humedad, niebla, polución.... – Tienen que soportar la carga mecánica más desfavorable según las hipótesis de carga reglamentarias con el coeficiente de seguridad adecuado – Es la selección de la rigidez dieléctrica de los materiales en función de las tensiones que pueden aparecer, teniendo en cuenta las condiciones climáticas y los dispositivos de protección disponibles – Las diferentes sobretensiones que pueden aparecer determinan el nivel de aislamiento necesario – Esta descrito en las normas UNE-EN 60071-1 y –2 – Las tablas 12 y 13 del Reglamento muestran los aislamientos normalizados Introducción Coordinación de aislamiento
57
Embed
AISLAMIENTO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJES · CALCULO DE AISLAMIENTO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJES TEMA 4.2 - 10 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE • Primero
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
– Se instalan entre el conductor desnudo y las partes del apoyo puestas a tierra– Tienen la doble misión de fijar mecánicamente los conductores, además de aislarlos de tierra– Se deben diseñar para soportar la condición climática de servicio más desfavorable,
temperatura, humedad, niebla, polución....– Tienen que soportar la carga mecánica más desfavorable según las hipótesis de carga
reglamentarias con el coeficiente de seguridad adecuado
– Es la selección de la rigidez dieléctrica de los materiales en función de las tensiones que pueden aparecer, teniendo en cuenta las condiciones climáticas y los dispositivos de protección disponibles
– Las diferentes sobretensiones que pueden aparecer determinan el nivel de aislamiento necesario
– Esta descrito en las normas UNE-EN 60071-1 y –2– Las tablas 12 y 13 del Reglamento muestran los aislamientos normalizados
Introducción
Coordinación de aislamiento
COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 2 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
COORDINACIÓN DE AISLAMIENTO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 3 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
Gama II (400kV) Tensión soportada a maniobra y a impulso tipo rayoGama I (resto tensiones) Tensión a frecuencia industrial y a impulso tipo rayo
• La tensión permanente a frecuencia industrial y las sobretensiones temporales determinan la longitud de cadena de aisladores
• La forma de estos aisladores se determinará en función del grado de polución en la zona• El Reglamento distingue cuatro zonas de polución, sus características y la línea de fuga específica
nominal se expresan en la tabla 14
ZONAS DE POLUCIÓN CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 4 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
Las cadenas de aisladores deben soportar los esfuerzos mecánicos que los conductores les ejercen– Cadena horizontal de amarre: Debe soportar la tensión mecánica del cable– Cadena vertical de suspensión
• Debe soportar el esfuerzo de viento o hielo, o viento+hielo: la más desfavorable• Debe soportar el esfuerzo de rotura de conductores
ESFUERZOS MECÁNICOS
ELECCIÓN DE CADENA DE AISLADORESPor tanto para la elección de la cadena de aisladores se deben tener en cuenta tres factores
– El aislamiento normalizado según la tablas 12 y 13 del Reglamento– La línea de fuga en función de la polución en la zona– Los esfuerzos mecánicos máximos que soportan
TIPOS DE AISLADORESSe utilizan varias tecnologías para el aislamiento
– Cerámicos: El más antiguo actualmente en desuso en líneas eléctricas aéreas– Vidrio: El más utilizado en la actualidad, una tecnología muy consolidada– Material compuesto: Son los más modernos y cada vez más utilizados. En los primeros tiempos tenían
problemas con la radiación UV y el envejecimiento pero han mejorado considerablemente
TIPOS DE AISLADORES CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 6 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
Elemento aislador vidrio
Aislador compuesto:
TIPOS DE AISLADORES CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 7 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
AISLAMIENTO DE VIDRIO• Las cadenas están formadas por varios elementos unitarios de vidrio templado• El nivel de aislamiento se consigue utilizando más o menos elementos de aislador• En la norma UNE-EN 60305 y UNE-EN 60433 se recogen las características de los elementos de cadenas de
aisladores de vidrio o cerámicos
Rótula y alojamiento de rótula: es el más utilizado. El acoplamiento entre elementos está marcado en
la norma CEI 120 (d1)Horquilla y lengüeta. El acoplamiento está
especificado en la norma CEI 471
• Existen dos tipos de acoplamiento entre aisladores
TIPOS DE AISLADORES CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 8 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
AISLAMIENTO DE VIDRIO: ACOPLAMIENTO ROTULA - ALOJAMIENTO DE ROTULA
B: Acoplamiento de caperuza y vástago S / L: Paso Corto (small) / Largo (long) P: Zona contaminada polucionada
TIPOS DE AISLADORES CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 9 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
AISLAMIENTO DE VIDRIO: ACOPLAMIENTO HORQUILLA Y LENGÜETA
B: Acoplamiento de Horquilla y lengueta
CALCULO DE AISLAMIENTO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 10 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
• Primero se escoge un esfuerzo de rotura electromecánico especificado, función de los esfuerzos a los que estará sometida la cadena de aisladores, con coeficiente de seguridad 3 o 2,5 si se realiza control en la recepción. (art 3.4)
• Posteriormente se calcula el número de elementos a utilizar en función del nivel de contaminación en la zona dada la línea de fuga específica
• Por último se comprueba que con ese número de elementos se cumplen los niveles de aislamiento
Se necesita calcular el aislamiento en vidrio para una línea de conductor 337-AL1/44-ST1A con un conductor por fase para una tensión nominal de 132kV en una zona cercana al mar.
Lo primero es calcular la carga de rotura del aislador.
TmaxσrotCS
= 107.18kN2.5
= 42.87kN=
CALCULO ELECCCION DE AISLADORES DE VIDRIO
Dado que el 337-AL1/44-ST1A (LA-380 GULL) tiene una carga de rotura de 107,18kN y su coeficiente de seguridad será como mínimo de 2,5 el tense del conductor máximo será
La cadena de amarre debe soportar este esfuerzo con el coeficiente de seguridad reglamentario
CMEamCS
42.87kN>
Debemos elegir un elemento aislador con una carga mayor de 128kN, por tanto en la tabla de aislamientos normalizados:
Se suele elegir aislamiento BS (small)Realizaremos el cálculo para el aislador U 160BSAhora se calcularán los elementos necesarios para conseguir línea de fuga suficiente
ZONAS DE POLUCIÓN
El nivel III es el elegido, la línea de fuga será 25mm/kV
Por tanto se obtienen unos valores:– A frecuencia industrial 405kV– A impulso tipo rayo 900kV
Los valores normalizados son
Valores muy inferiores a los que soporta la cadena
Hay que añadir los herrajes con acoplamiento 20 y carga de rotura similar a la cadena, mayor de 128kNSe podría realizar el mismo estudio para la cadena de suspensión, pero se suele utilizar el mismo tipo
12 146⋅ mm 1.752 m=
Por tanto una cadena con 12 elementos U 160BS cumple con los requerimientos en cuanto a esfuerzos mecánicos y eléctricosLa longitud total de la cadena es:
CALCULO ELECCCION DE AISLADORES DE VIDRIO
TIPO DE AISLADORES DE VIDRIO CÁLCULO MECÁNICO – AISLAMIENTO Y HERRAJESTEMA 4.2 - 18 LÍNEAS ELÉCTRICAS 3º ITIE
Existen otros tipos de elementos aisladores para diferentes aplicaciones
Aerodinámicos, recomendado para zonas desérticas, al no tener enervadurasdonde se puedan depositar residuos
Esféricos, Dificulta el deposito de residuos y facilita la autolimpieza con agua de lluvia
• Tiene un núcleo de resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, unas terminaciones de material metálico (aluminio o acero) y un recubrimiento exterior de goma silicona
• Norma UNE-EN 61466-1 y 61466-2 define las características de estos aisladores
• Normalmente se emplean en condiciones de polución alta o gran contaminación salina
• Tienen ventajas en cuanto a autolimpieza del aislador con viento y agua de lluvia, ya que revestimiento de goma silicona tiene mucha hidrofobicidad, capacidad de formar gotas
• Su peso es muy inferior al asilamiento de vidrio, por lo que facilita las operaciones de mantenimiento y montaje
• El problema del envejecimiento por UV del revestimiento y roturafrágil del núcleo está siendo superado con nuevos compuestos
La norma UNE-EN 61466-1 define las clases mecánicas y acoplamientos extremos
Normalmente se utiliza acoplamiento SB (idéntica al vidrio)
En media tensión se suele utilizar YBEn cuanto a las clases mecánicas (Carga mecánica especificada CME en kN) son iguales que en aislamiento vidrioEl acoplamiento lo fija la norma CEI correspondiente
En esta norma se proporcionan las características dimensionales y eléctricas de este tipo de aisladoresPara seleccionar un aislador además de la carga mecánica y el acoplamiento hay que definir la línea de fuga y la tensión soportada a impulso tipo rayoLos valores de tensiones tipo rayo son coincidentes con la tabla definida en la norma UNE-EN 60071
• Si utilizamos el ejemplo anterior para un conductor 337-AL1/44-ST1A una tensión nominal de 132kV en una zona cercana al mar, ya sabemos que necesitamos una CME de 160kN y una línea de fuga mínima de
• El acoplamiento será el mismo que en el caso de vidrio, de este modo podrán ser intercambiables
145kV 25⋅mmkV
3.625 m=
El aislador elegido esCS160SB-650/3920
Soporta una tensión tipo rayo de 650kV, suficiente para la máxima tensión de la tabla 12 del RLAT
• Se definen tres tipos de ensayos– De tipo: Comprueban la capacidad de un aislador dependientes de su diseño. Se realizan una vez
sobre un nuevo diseño– Sobre muestras: Ensayos de recepción de muestras al azar de un lote– Individuales: Se efectúan sobre la totalidad de los aisladores en fábrica, se eliminan los defectuosos
• La norma UNE-EN 60383-1 define los ensayos a realizar en aisladores cerámicos o de vidrio:– A impulso tipo rayo (de tipo)– A frecuencia industrial bajo lluvia (de tipo)– A la perforación (sobre muestras)– Eléctrico (individual)– Rotura electromecánica (de tipo y sobre muestras)– Rotura mecánica (de tipo y sobre muestras)– Endurancia termomecánica (de tipo)– Verificación del desplazamiento (sobre muestras)– Verificación del sistema de enclavamiento (muestras)– Resistencia a variaciones bruscas de temperatura (sobre muestras)– Choque térmico (sobre muestras)– Ausencia de porosidad (sobre muestras)– Galvanizado (sobre muestras)– Examen visual (individual)– Examen mecánico (individual)
• Además de los ensayos que se realizan a la cadena equipada UNE-EN 60383-2:– Tipo rayo en seco– A frecuencia industrial bajo lluvia– A impulso maniobra bajo lluvia
• La norma UNE-EN 61211 define los ensayos de perforación con tensión de impulso en el aire
• La norma UNE-EN 21909 define los ensayos a realizar en aisladores compuestos:– De tipo o de diseño
• Control dimensional (sobre plano)• Ensayo mecánico• Tensión frecuencia industrial en seco• Supresión brusca de carga• Termomecánico• Ensayo penetración de agua (agua hirviendo)• Inspección visual (fisuras)• Impulso frente escarpado• Tensión soportada• Ensayo carga-tiempo• Carga de rotura del núcleo• Pendiente de la curva carga-tiempo• Ensayo de revestimiento (caminos conductores y erosión)• Penetración de colorante• Impulso tipo rayo en seco• Tensión frecuencia industrial en bajo lluvia• Impulso de maniobra bajo lluvia
– De muestreo• Verificación de dimensiones• Verificación de acoplamiento• Verificación de carga mecánica especificada• Galvanización
• Son los encargados de la fijación del aislamiento al apoyo por un lado y al conductor por otro
• Normalmente son de acero galvanizado• Están sometidos a la misma tensión mecánica que los aislamientos• Deben tener un coeficiente de seguridad 3 o 2,5 (Articulo 3.3)• La norma UNE 207009 define los herrajes normalizados
• En alta tensión y líneas de más fiabilidad se utilizan algunas variantes:– Utilizar grillete recto y anilla de bola en lugar de horquilla en Y con mayor carga de rotura– Utilizar grapa de suspensión armada– Utilizar grapa de amarre de compresión– Utilizar descargadores– Aislamiento polimérico acoplamiento BS– No hacen falta alargaderas para cumplir RD268, con la longitud de la cadena suficiente
• Cadena de suspensión 132kV aislamiento vidrio– Grapa de suspensión armada– Rotula corta– Aislador vidrio– Anilla bola– Grillete recto
• Para cadenas con dos conductores por fase se suele utilizar:• Suspensión: Una sola cadena de aisladores yugo y dos grapas• Amarre: Dos cadenas en paralelo
• Suelen ser del tipo Stockbrige• Su misión es atenuar la vibración producida por el viento sobre los conductores• Se instala en los conductores cerca del punto de engrape de la cadena• El tipo, número y colocación depende de varios factores:
• Sirve para realizar empalmes en el conductor conservando la tracción de rotura• Tienen un 95% de la tracción máxima del cable• No se pueden utilizar en vanos con cruzamiento o más de 2 empalme por vano• Utilizan compresión hexagonal
• Su misión es señalizar el cable en entornos aeroportuarios• Emiten una luz roja de diferentes intensidades• Únicamente cables de potencia• Existen dos tipos
– Acoplamiento inductivo– LED electrónico efecto campo eléctrico (SAPREM)
Diseñar la cadena de aisladores en suspensión completa de una línea de 45kV, con conductor LA-180, situada en zona de elevada densidad de viviendas. Teniendo en cuenta:
•Distancia a masa (Del) en líneas de 45kV (Buscar punto 5.2, ITC-LAT-07).