solicitaciones de origen interno y externo

solicitaciones de origen interno y externoINTEGRANTES DELGADO SOBERON JOHANN ERWINMERINO VERA JOELNUEZ DE LA TORRE JUAN PABLOCUMPA PEA LUIS ANGELRUIZ LUISLINEAS DE TRASMISION

SOLICITACIONES DE ORIGEN INTERNO Y EXTERNOI. INTRODUCCINLa construccin de instalaciones elctricas requiere adquirir equipamientos elctricos que deben seleccionarse entre los existentes en el mercado, en general no se construyen equipos especialmente para una dada instalacin, por lo tanto se inicia desarrollando estudios que tienden a fijar las caractersticas que deberan tener estos equipos, y se verifican que stas caractersticas entren dentro de los rangos normales de produccin.Los estudios en cuestin (con distintas finalidades) reciben distintos nombres, y en ellos se trata de representar el funcionamiento normal del sistema elctrico (flujo de potencia que determina las corrientes nominales), las condiciones de corrientes de falla (estudios de cortocircuito para determinar la capacidad de interrupcin y los esfuerzos), los estados de sobretensin (estudios transitorios para determinar los niveles de aislamiento).II. DEFINICIONES GENERALES1. Sobretensiones y sistemas de puesta a tierraEn los sistemas elctricos, por distintas causas se presentan sobretensiones, que pueden producir colapsos de la aislacin y en consecuencia daos y/o prdida del servicio.La aislacin debe ser elegida econmicamente, sobredimensionarla implica aumentos de tamao y peso de los cables y equipos, aumento de la resistencia al flujo de calor (en consecuencia disminucin de las densidades de corrientes y del aprovechamiento), factores que se reflejan todos en mayores costos.La aislacin debe estar dimensionada para soportar las solicitaciones que efectivamente se presentarn en servicio; resumiendo el prrafo anterior un ulterior sobredimensionamiento no implica beneficio alguno.Las sobretensiones que se presentan dependen de factores externos a la red, de caractersticas de componentes de la red, y de caractersticas de diseo de la red.El problema debe ser correctamente planteado desde el comienzo del diseo, en forma tal de lograr que las sobretensiones sean mnimas, evitando configuraciones de la red que puedan causar sobretensiones, eligiendo componentes adecuados por sus parmetros y formas de operacin, previendo y proyectando las protecciones oportunas.Los valores de sobretensiones que se presentan estn relacionados con las caractersticas de puesta a tierra del centro estrella del sistema elctrico, pudiendo ste estar conectado rgidamente a tierra o aislado o en condiciones intermedias conectado a tierra a travs de una impedancia (resistencia o reactancia).2. Origen de las sobretensionesHistricamente las sobretensiones se clasificaron por su origen, externas e internas, las primeras debidas a rayos, descargas atmosfricas y las segundas debidas particularmente a maniobras en la red.Las solicitaciones en los equipamientos de un sistema elctrico se originan por diversas causas y su estudio depende mucho del tipo de evento investigado.Se hacen estudios de sobretensiones, cuyo objetivo es obtener los valores correspondientes a los fenmenos transitorios, resultados que se utilizan para la especificacin de los equipos.Estos estudios se pueden realizar con programas de computadora que incluyen modelos para clculo numrico que resuelve las ecuaciones diferenciales que corresponden al sistema elctrico (EMTP ElectroMagnetic Transient Program ATP Alternative Transient Program).Anteriormente estos estudios se realizaban mediante modelos a escala, simuladores analgicos donde estn representados los elementos del sistema elctrico (TNA Transient Network Analizer).Ya hemos visto que las sobretensiones pueden ser clasificadas por su origen en forma muy amplia en dos grupos: sobretensiones externas y sobretensiones internas, respectivamente. Esta clasificacin es meramente acadmica y no tiene en cuenta los intereses relacionados con la especificacin de los equipamientos, siendo ms adecuada otra clasificacin, asociada con el tiempo de duracin y el grado de amortiguamiento de las sobretensiones. Basndose en este concepto, por su forma y duracin, se clasifican en sobretensiones de tipo atmosfrico, sobretensiones de tipo de maniobra y sobretensiones temporarias.Las sobretensiones atmosfricas estn caracterizadas por un frente de onda de algunos microsegundos a pocas decenas de microsegundos. Una sobretensin de cualquier otro origen, que tenga caractersticas de frente de onda similares a las utilizadas para definir las sobretensiones atmosfricas, tambin se clasifica como sobretensin atmosfrica.Un ejemplo tpico de una sobretensin atmosfrica, obtenida en bornes de un transformador de un estudio de inyeccin de sobretensiones en una subestacin, incluyndose, por lo tanto, el efecto de los descargadores que limitan la amplitud de la sobretensin. Se observara que la tensin resultante es unidireccional y con un pico mximo bien definido.

Las sobretensiones de maniobra resultan, principalmente por la apertura y cierre de circuitos y de fallas en el sistema elctrico.Un ejemplo tpico de una sobretensin de maniobra fuertemente amortiguada, que corresponde a una simulacin de energizacin de una larga lnea de transmisin (alimentada de un extremo y abierta en el otro extremo).Los ejemplos ms comunes de eventos que provocan sobretensiones de maniobra son energizacin y reconexin de lneas de transmisin, ocurrencia de fallas con desplazamiento del neutro y eliminacin de fallas, energizacin de transformadores y reconexin de carga.

Las sobretensiones temporarias se caracterizan, principalmente, por su larga duracin y picos de amplitud reducida. Estn asociadas comnmente a maniobras de reconexin de carga, ocurrencia de fallas con desplazamiento de neutro y energizacin de lneas en vaco.Las tres categoras de sobretensiones discutidas hasta aqu son, generalmente, objeto de estudios para la determinacin de las solicitaciones de los equipamientos de un sistema elctrico.

III. CLASIFICACION1. SOLICITACIONES DE ORIGEN INTERNO1.1. SOBRETENSIONES DE MANIOBRAVoltaje pico fase-tierra o fase-fase superior al voltaje pico fase-tierra o fase-fase mximo Un asignado a un Sistema de Potencia (SP)1.1.1. Caractersticas:Origen interno debido a operacin de errnea de equipo de maniobra o falla de aislamiento que genera cambios en la topologa del SP. De corta duracin. Alto amortiguamiento. Energizacin y Renergizacin:Dependen de varios parmetros: Potencia de cortocircuito del sistema en el punto de la maniobra. Punto en la onda de voltaje en que opera el interruptor. Grado de compensacin de la lnea de transmisin Longitud de la lnea de transmisin Transposicin Parmetros de los modos de propagacin (geometra de la lnea) Prdidas en el conductor (atenuacin de los modos de propagacin) Presencia de equipos de proteccin (descargadores de sobretensiones) Grado de aterrizamiento del sistema (Y D) Tensin premaniobra o prefalla Valor de la resistencia de preinsercin (si existe) Tiempo de insercin del resistor Disparidad de polos del interruptor (caso compensaciones) Maniobras de Capacitores y ReactoresDurante el cierre de capacitores y reactores el fenmeno fundamental es el almacenamiento de energa. La apertura de estos equipos puede presentar altas sobretensiones sobre todo en los bancos de capacitores ante los retrasos entre polos debido a la carga almacenada en los capacitores.1.1.2. Aplicacin y despeje de fallasLa eliminacin de la falla genera sobretensiones que pueden exceder 1.7pu.Los factores que ms influencian las sobretensiones originadas por aplicacin de fallas son: Naturaleza de la falla. Longitud de la lnea. Grado de compensacin de la lnea. Localizacin de la falla1.1.3. Rechazo de cargaLas sobretensiones debido a rechazo de carga tienen generalmente dos etapas, la etapa transitoria correspondiente a los primeros ciclos luego de ocurrido el evento y la etapa estacionaria correspondiente a la evolucin del sistema en estado estable luego del evento. Las sobretensiones de la etapa transitoria son menores a las sobretensiones por recierre de lneas, sin embargo las sobretensiones de la etapa estacionaria tienden a ser mayores.1.1.4. Energizacin de transformadoresLa maniobra de energizacin de transformadores presenta condiciones particulares que pueden ocasionar valores de sobretensiones altos en los sistemas de potencia debido a la caracterstica no lineal de estos equipos.

Debido a la caracterstica no lineal del ncleo se presentan transitorios electromagnticos debido al flujo residual al momento de energizar el transformador en vaco y en algunas condiciones como eliminacin de fallas, estos transitorios pueden generar altas corrientes que pueden llegar a generar altas sobretensiones cuando sus componentes armnicas afectan otros equipos de la subestacin.

1.2. SOBRETENSIONES DE FRECUENCIA INDUSTRIALLas sobretensiones a frecuencia industrial, tambin llamadas sobretensiones temporales o permanentes, son aumentos de tensin superiores al 10% de la tensin nominal y duracin indeterminada.Estas sobretensiones presentan las mismas frecuencias que la red (50, 60 o 400 Hz) Sobretensiones producidas por defectos de aislamiento de fase/masa o fase/tierra en una red con un neutro aislado, o por el defecto del conductor neutro. Cuando ocurre esto, los dispositivos de fase nica recibirn una alimentacin de 400 V en lugar de 230 V, o en una tensin media: Us e = Us 1,7. Sobretensiones debidas a un defecto en el cable. Por ejemplo, un cable de media tensin que cae en una lnea de baja tensin.

El arco de un spark-gap de proteccin de media o alta tensin produce un aumento del potencial de tierra durante la accin de los dispositivos de proteccin. Estos dispositivos de proteccin siguen ciclos de conmutacin automtica, lo que recrear un defecto si persiste.

Deben tenerse en cuenta 2 aspectos: Las sobretensiones de funcionamiento o industriales tambin pueden producir daos considerables. El hecho de que la instalacin de un lugar se encuentre bajo tierra no la protege de ningn modo, aunque limita el riesgo de cada de un rayo directo.a. Tensin alterna de frecuencia industrial y tensin continuaPara estudiar cmo se comporta un aislamiento sometido a una tensin continua o alterna de frecuencia industrial, se la puede aplicar una tensin del tipo elegido partiendo de una amplitud cero, incrementndola luego en forma rpida y regular hasta alcanzar en unos pocos segundos cierto valor previamente especificado y mantenindola finalmente con esta amplitud hasta que se produzca una descarga disruptiva. Es intuitivamente lgico, pensar que cuanto mayor sea la amplitud U f , de una tensin de frecuencia f aplicada en forma sostenida, menor ser el tiempo ta que transcurre desde el momento en que se inici una aplicacin y el de la ruptura dielctrica, si esta se produce. As pues, una curva tensin tiempo de U f vs. Ta, ofrecer una adecuada caracterizacin del aislamiento sometido a este tipo de solicitacin. Para las aplicaciones prcticas sera conveniente conocer la caracterstica tensin-tiempo del aislamiento considerado durante toda la vida til del mismo (hasta 20 o 30 aos), pero esto es prcticamente imposible de conseguir por razones econmicas y de tiempo. Se puede sin embargo estimar la tendencia general partiendo de pruebas realizadas en tiempos que duran algunos minutos o a lo mucho horas, lo cual se considera suficiente.

El proceso que lleva a la ruptura dielctrica puede originarse en fenmenos de muy diversa naturaleza, como ser: Puramente elctricos (ionizacin debido al campo elctrico en el seno del material aislante) Electroqumicos (progreso deterioro qumico del material) Electro trmicos (calentamiento por prdidas dielctricas) Influyen adems en el desarrollo de estos procesos factores tanto internos (propiedades y calidad de los materiales aislantes), como externos (temperatura ambiente, contaminacin, etc.) En este caso tambin la caracterstica tensin-tiempo no es una curva ntida sino una franja ms o menos difusa.b. Publicacin de la Norma UNE EN 50550 sobre dispositivos de proteccin contra sobretensiones a frecuencia industrialLa nueva norma UNE EN 50550 establece los requisitos mnimos de calidad, seguridad y compatibilidad electromagntica que deben cumplir los dispositivos de proteccin contra sobretensiones a frecuencia industrial, tambin llamadas sobretensiones temporales o permanentes.

La elaboracin de la norma ha estado coordinada por La Asociacin de Fabricantes de Material Elctrico (AFME) y las principales compaas elctricas han estado involucradas en todo su desarrollo.c. Qu son las sobretensiones a frecuencia industrialLas sobretensiones a frecuencia industrial, tambin llamadas sobretensiones temporales o permanentes, son aumentos de tensin superiores al 10% de la tensin nominal y duracin indeterminada.La alimentacin de equipos con una tensin superior a aquella para la que han sido diseados puede generar: Sobrecalentamiento de los equipos Reduccin de la vida til Incendios Destruccin de los equipos Interrupcin del servicioEl uso de dispositivos de proteccin contra sobretensiones a frecuencia industrial mitiga los problemas anteriores.d. Principio de funcionamiento del dispositivoEl dispositivo de proteccin contra sobretensiones a frecuencia industrial, tambin conocido por su acrnimo en ingls POP (Power frecuency Overvoltage Protection device), acta sobre un dispositivo de corte, automtico o diferencial, que desconecta la instalacin de la red elctrica para evitar que la sobretensin llegue a los equipos.El tiempo de actuacin es progresivo, reducindose conforme aumenta el valor de la sobretensin. Se tiene tambin un tiempo de no respuesta progresivo para prevenir actuaciones indeseadas.

Estos dispositivos actuarn en situaciones en las que se produzca una variacin (incremento respecto de las condiciones nominales) de la tensin en la alimentacin.Por ejemplo, en el caso de prdida del conductor del neutro en una instalacin trifsica no balanceada, se produce una bajada de tensin en las fases donde hay ms cargas conectadas, y un aumento de tensin por encima de la soportada en la fase donde hay menos cargas conectadas.e. Clasificacin de popLa norma establece la siguiente clasificacin de dispositivos: POP para interruptores automticos POP para interruptores diferenciales POP para interruptores diferenciales con proteccin magneto trmicaEl mismo POP puede estar diseado para ms de un dispositivo de proteccin principal.f. Legislacin sobre proteccin contra sobretensiones a frecuencia industrialEl artculo 16.3 del Reglamento electrotcnico de Baja Tensin (REBT: 2002), establece la necesidad de proteger las instalaciones interiores o receptoras contra cualquier tipo de sobretensin.

Adems en varias Comunidades Autnomas la instalacin de estos dispositivos es obligatoria, de acuerdo con las normas tcnicas particulares de la compaa elctrica.g. Calculo de las distancias de aislamiento en airePor Sobretensiones de Frecuencia Industrial - Datos:Factor de sobretensin a frecuencia industrial: 1,1 Mxima tensin de servicio en condiciones normales: +5 % Nmero de desviaciones estndar alrededor de la media: 3,5 Desviacin estndar: 2 % Tensin crtica disruptiva en condiciones normales CFO = 1,10 x 220/3 x 2 x 1,05 x 1/ (1-3,5x0,02) = 223,1 kVp Factores de correccin: Densidad relativa del aire: d Humedad: 0,90 Lluvia: 0,95 Tensin crtica disruptiva corregida a condiciones de trabajo CFOC = 2231 = 289,9 kVp d x 0,9 x 0,95 De acuerdo a la curva establecida por el EPRI para sobretensin vs air gap se tiene las distancias de 0,35. Estas distancias de seguridad, ser considerada para dimensionar la cabeza de la torre con viento mximo. Las distancias mnimas en aire con las que se disea la cabeza de la torre son las de Sobretensin de Impulso de Rayo (Mayor a la sobretensin de Maniobra) y las de sobretensin a frecuencia industrial las cuales son: Distancia estndar (Impulso de rayo): 2,10 Distancia mnima (Frecuencia Industrial): 0,35 En el diseo de la configuracin geomtrica de la torre de suspensin se adopta las distancias de acuerdo a la zona de aislamiento con el siguiente concepto: Distancia estndar: Para un ngulo de oscilacin de la cadena de hasta 20. Para sobretensiones a impulso de rayo. Mnima distancia: Para un ngulo de oscilacin de 60 y viento mximo. Para sobretensiones a frecuencia industrial. Y para el diseo de la configuracin geomtrica de la torre angular y terminal se adopta: Distancia estndar: Para un ngulo de oscilacin de la cadena de hasta 15. Para sobretensiones a impulso de rayo. Mnima distancia: Para un ngulo de oscilacin de 50 y viento mximo. Para sobretensiones a frecuencia industrial.

2. SOLICITACIONES DE ORIGEN EXTERNO2.1. SOBRETENCIONES POR DESCARGA ATMOSFERICA2.1.1. CONCEPTOS GENERALESA. Qu es una sobretensin?Pico de tensin de poca duracin (menos de un mini segundo). Cuya amplitud puede alcanzar dos veces la tensin nominal.

B. Clasificacin de las sobretensiones segn su origen:

Sobretensiones extremas, provocadas por descargas de origen atmosfrico Sobretensiones internas, debidas a cambios del estado de funcionamiento del sistema elctrico (fallas, maniobra de conexin y desconexin de circuitos y aparatos, etc.) El comportamiento de los aislamientos frente a una sobretensin depende tanto de la magnitud mxima que sta alcanza como tambin de la duracin o forma de variacin en el tiempo, designada como forma de onda de la sobretensin. Por ello, la clasificacin de las sobretensiones en externas e internas resulta insuficiente para una caracterizacin adecuada de las solicitaciones que en servicio debe soportar un aislamiento. Es por ello que actualmente se suelen diferenciar, en base a la forma de onda de la tensin en por lo menos cuatro clases: Sobretensiones por descargas atmosfricas, cuya duracin total no excede de algunas decenas o centenas de microsegundos y que son esencialmente unidireccionales (sin cambios de polaridad), pero presenta amplias variaciones de tensin producidas bruscamente en tiempos del orden de unos pocos microsegundos.

Sobretensiones de maniobra, cuya duracin es de algunos microsegundos, son unidireccionales o con oscilaciones fuertemente amortiguadas, presentando variaciones notables de tensin en tiempos del orden de las dcimas de microsegundos.

Sobretensiones temporarias de frecuencia industrial, duran algunos segundo, excepcionalmente minutos, y son esencialmente oscilatorias con amortiguacin reducida y frecuencias del orden de decenas o algunas centenas de Hz.

Sobretensiones continuas temporarias, que pueden presentarse en sistemas de corriente continua de AT con duracin de segundo o excepcionalmente minutos. 2.1.2. SOBRETENSIONES POR DESCARGAS ATMOSFRICAS:Las descargas atmosfricas que producen sobretensiones de rayo siempre han representado un gran problema para los sistemas de transmisin de energa elctrica hasta la alta tensin, puesto que la mayora de fallas en ausencia de contaminacin, son originadas por este tipo de fenmeno en donde la probabilidad de ocurrencia est asociada a los niveles de isoceraunicos (nmero de das con tormenta al ao). Cada rayo que cae sobre un conductor de fase, o en una torre o simplemente a proximidad de una lnea, origina directamente en ella o por induccin, la circulacin de una corriente impulsional muy elevada que puede variar entre 1.0 kA y 200 kA, con un valor medio de 25 kA de la distribucin global.A. La descarga de las nubes.La formacin de las nubes o masas de agua de vapor, se acompaa de fenmenos electroestticos de separacin de cargas: las partculas ligeras, cargadas positivamente, son arrastradas por las corrientes de aire ascendente y las partculas pesadas, cargadas negativamente caen por la accin de su propio peso. Las nubes de la tormenta se caracterizan por la formacin de centros cargados en su interior. La parte superior de su desarrollo est constituida por cristales de hielo cargados positivamente, mientras que la parte inferior donde predominan pequeas gotas de agua atiende a cargarse negativamente dando lugar a la presencia del campo elctrico en la superficie del suelo.El proceso de descarga de las nubes se inicia con un efluvio piloto, el cual al desplazarse hacia la tierra crea un canal ionizado negativo con fuerte concentracin en su punta alrededor de l.La forma real de la onda observada del rayo es muy variable: consiste de una frente de elevada pendiente seguida de una cola de valores decrecientes con una duracin de unas decenas de microsegundos:

B. Sobretensiones de rayo:Se producen luego de la descarga de la nube, dichas sobretensiones tienen una forma de onda con frente escarpado de elevado gradiente y caracterstica unipolar, que se desplazan a lo largo de los conductores en ambos sentidos a partir del punto de origen y despus de alcanzar su valor mximo desciende progresivamente con una pendiente suave.

C. Mecanismos de sobretensiones de rayo: Mecanismo de tensin inducida: Se presenta cuando las nubes descargan rayos que caen a tierra en puntos cercanos a las lneas o sub estaciones y por efecto de induccin electrosttica y electromagntica introducen transitorios de sobretensin en todos los conductores; esto se debe a la carga inicial de la lnea que se libera directamente como consecuencia de la desaparicin del campo elctrico entre la nube y la lnea de transmisin. Esta carga inducida se desplaza en forma de ondas de tensin de configuracin bipolar con amplitudes significativas en el instante inicial.

Mecanismo de falla del efecto Faraday:Se produce cuando la descarga cae sobre un conductor de fase, en este caso el cable de guarda que ejerce la proteccin Faraday sobre la lnea no lo protege adecuadamente ante corrientes de rayo.

El acoplamiento electroesttico y electromagntico entre conductores, permite la induccin de sobretensiones en los dems conductores, cuya forma es idntica pero de menor amplitud.El contorneo de la cadena de aisladores puede o no producirse segn que la sobretensin sobrepase o no a impulsos de rayo (Usi) o nivel de sostenimiento del aislamiento de manera que:

Si Ustr < Usi --------- La onda plena de sobretensin seguir su viaje. Si Ustr >= Usi ----- existir una falla por contorneo originndose una onda cortada que sigue viajando a travs de la lnea de transmisin. Mecanismo de disrupcin inversa:Frecuentemente las descargas que caen sobre la estructura o sobre el cable de guarda, permiten que la corriente de rayo I R (t) se derive hacia tierra a travs del cable de guarda ( ZG ), a travs de la impedancia de la estructura ( ZT ) y a travs de la resistencia de puesta a tierra (R) de la estructura; Significando una modificacin sbita del campo elctrico entre el cable de guarda y los conductores de la lnea.La disrupcin se produce debido a que la onda de sobretensin de rayo al propagarse por la estructura, encuentra un valor elevado de la resistencia de puesta a tierra y al no poder dispersarse se refleja, superponindose sobre si misma y formando una sobretensin U (t) entre la torre y los conductores de fase, superior a la magnitud de la onda incidente que ocasiona el contorneo inverso de la cadena de aisladores.

La ecuacin que expresa esta sobretensin es:

La diferencia de potencial entre los conductores de fase y el cable de guarda tiende a incrementarse en funcin inversa al acoplamiento entre ellos. La auto inductancia propia de la estructura, representa un acoplamiento electromagntico y electrosttico entre el circuito de la corriente de rayo y los conductores suspendidos de las cadenas de aisladores.En consecuencia la diferencia de potencial entre el conductor de fase ms distante y el cable de guarda, puede ser tal que provoque la prdida de aislamiento de la cadena y ocasione disrupciones inversas.

Los elementos bsicos de la teora de ondas viajeras estn ilustrados en la figura 2.5, la cual muestra una descarga de rayo con una corriente IR (t) que impacta en la cima de la torre. En este diagrama, ZG representa la impedancia del cable de guarda en cada direccin, mientras que ZT representa la impedancia de la torre. La corriente de rayo es dividida en forma inversamente proporcional segn la impedancia sobre el cual se propaga la corriente es decir sobre el cable de guarda y la estructura de la torre.La tensin en la cima de la torre VT es calculada multiplicando la corriente total IR (t) por la impedancia resultante ZR que se obtiene considerando que las impedancias de las tres trayectorias de corrientes son conectadas en paralelo. Esta tensin IR ZR originar as tres ondas de tensin de igual amplitud que se propaga alejndose desde la cima de la torre hacia tierra y hacia ambos lados del cable de Guarda tal como se muestra en la figura.

Reduccin y control de las sobretensiones:Los medios de control o reduccin de sobretensiones, implican en general cierto costo suplementario de la instalacin, el que debe ser compensado con ventaja por el ahorro del aislamiento que las menores sobretensiones permitan, pues de otra manera tales medidas no seran econmicamente justificable. Este balance tcnico-econmico define la solucin ms adecuada en cada caso.Se pueden aplicar 3 clases de medios aplicados al control o reduccin de las sobretensiones y de sus efectos a saber:a. Medidas que actuante directa o indirectamente sobre el mecanismo de generacin de las sobretensiones, reducen la severidad de estas, modificando su forma y magnitud desde la fuente. Por ejemplo: Resistencias de pre insercin o de desconexin de los disyuntores.1. Dispositivos que colocados en ciertos lugares de la instalacin actan en el momento en que se hace presente una sobretensin de cierto tipo y magnitud, reduciendo con su accin, la severidad de la misma. De este modo los aislamientos que se encuentran dentro de la zona de influencia del dispositivo, se encuentran protegidos por este y deben soportar sobretensiones menores. Por ejemplo: explosores y descargadores de sobretensiones de tipo auto vlvula.1. Medidas tendientes a disminuir la duracin de las interrupciones en servicio cuando se producen inevitables fallas del aislamiento, de modo tal que la continuidad del servicio se vea afectada por lo menos posible. Por ejemplo: recierre rpido monofsico o trifsico. 2.1.3. TENSIN NORMAL DE SERVICIO.Para el aislamiento de un aparato, la tensin normal de servicio representa una solicitacin dielctrica sostenida, de caractersticas y magnitud relativamente constantes y bien determinada (nunca ser mayor que la tensin mxima de servicio prevista para el sistema en el cual se ha instalado el aparato). Es esta solicitacin la que se encuentra siempre presente envejeciendo los materiales aislantes, atacando los mismos (contaminacin externa por condiciones ambientales). Es por ello que constituye el parmetro principal para el diseo de los aislamientos.En lo concerniente a la tensin de servicio normal que el aislamiento debe poder soportar en forma permanente la mxima tensin del equipamiento para el cual ha sido diseado. Esto a su vez requiere se estudien:1. Condiciones de contaminacin a e se encuentran sometidos los aislantes. 1. Envejecimiento o deterioro progresivo que pueden sufrir los aislantes por descargas parciales o inestabilidad trmica provocada por las solicitaciones dielctricas. Se indican tres valores caractersticos para describir las solicitaciones dielctricas normales en una red elctrica:

Tensin nominal del sistema, es el valor eficaz de la tensin entre fases con la que se designa la red. Tensin mxima del sistema es el valor eficaz de la mxima tensin entre fases que puede aparecer en cualquier punto de la red y en cualquier instante bajo condiciones normales de servicio. Tensin mxima del equipamiento, es el valor eficaz de la mxima tensin entre fases para la cual se especifica el equipamiento de la red y sus instalaciones en lo referente al aislamiento.

Es a la mxima tensin del equipamiento (Um) a que se ha de referir todas las solicitaciones dielctricas que aquel debe soportar.Para estudios de coordinacin de los aislamientos, las diversas solicitaciones dielctricas suelen caracterizarse por su valor de cresta de tensin, expresndose como:

2.1.4. COMPORTAMIENTO DE LOS AISLAMIENTOS:A. Generalidades.Se suele designar a los aislamientos de acuerdo a su ubicacin en las condiciones de servicio, segn la siguiente clasificacin:aislaciones externasPara interiores

exteriores

aislaciones internas

Se ha introducido una clasificacin de los aislamientos segn su comportamiento natural luego de sufrir una ruptura dielctrica causada por una solicitacin dielctrica excesiva.Distinguiremos as entre:a. Aislamientos auto regenerativos, que luego de una descarga disruptiva, recuperanCompletamente sus propiedades aislantes.b.Aislamientos no auto regenerativos, que no logran por si mismo recuperar sus propiedades dielctricas, luego de una descargar disruptiva. Desde el punto de vista del diseo de un aislamiento, interesa saber si este puede soportar cierta solicitacin sin sufrir ruptura dielctrica. Es pues necesario establecer para un aislamiento determinado, la mxima tensin soportable frente a una solicitacin de forma de onda y duracin especificadas.En principio este parmetro indicara que cualquier solicitacin del tipo especificado cuya magnitud exceda la mxima tensin soportable provocara siempre la ruptura dielctrica del aislamiento, mientras que si la magnitud de la solicitacin es menor o igual que la mxima tensin soportable, nunca habra ruptura dielctrica.Sin embargo, como en el proceso de las descargas elctricas, intervienen fenmenos aleatorios, es evidente que no se puede tener total certeza sobre el comportamiento del aislamiento, de modo que la mxima tensin soportable tendr tambin carcter aleatorio. Es decir, si se determina experimentalmente la mxima tensin soportada o resistida por cada uno de una serie de especmenes idnticos de un aislamiento dado frente a cierto tipo de solicitacin, encontraremos que no es exactamente igual para todos ellos. La mejor manera de describir el comportamiento del aislamiento estudiado es por medio de la funcin estadstica de distribucin de las mximas tensiones soportadas que se determinan experimentalmente.Surge as la posibilidad de definir una tensin soportable estadstica que sera el valor de cresta o magnitud de la solicitacin de forma dada, para la cual la probabilidad de que se produzca una descarga disruptiva es igual a cierta probabilidad de referencia prefijada. Se ha elegido una probabilidad de referencia igual a 90%.En el caso de aislamientos auto regenerativos, es fcil realizar una seria de pruebas ensayos que provean la informacin necesaria para determinar la tensin soportable estadstica, con un grado suficiente de precisin, ya que un solo espcimen del tipo del aislamiento en estudio, puede ser utilizado repetidas veces en los ensayos, aunque se produzcan descargas disruptivas.Cuando se trata de aislamiento no auto regenerativos, hara falta ensayar un gran nmero de especmenes, que luego de una descarga disruptiva quedaran inutilizados. Determinar de este modo la tensin estadstica soportable seria excesivamente costoso. Es por eso que en la prctica se especifica para los aislamientos no auto regenerativos, una tensin soportable convencional que la define como el valor de cresta o magnitud de una solicitacin de forma dada que el aislamiento ha de soportar cierto nmero de veces en el curso de un ensayo sin que se produzca ninguna descarga disruptiva (y sin evidenciar deterioro del aislante).Evidentemente, si se establece cierta tensin soportable convencional para su aislamiento mediante un ensayo, no quiere decir en absoluto que esta se la mxima solicitud soportable, pero se puede inferir un cambio con cierto grado de confianza, que solicitaciones menores que la o las de ensayo serian soportadas sin inconvenientes.

B. Caractersticas Tensin TiempoPara efectuar una correcta coordinacin de los aislamientos de una red, es usual caracterizar a estos por medio de curvas tensin-tiempo, que dan una informacin sinttica de su comportamiento frente a las solicitaciones ordinarias y excepcionales a que pueden estar sometidas en condiciones normales de servicio.Interesa saber para un aislamiento dado, que solicitacin dielctrica puede soportar sin que se produzca su ruptura dielctrica. Se entiende por ruptura dielctrica al proceso que sufren el o los dielctricos que integran un aislamiento cuando debido a la aplicacin de una solicitacin dielctrica excesiva se producen deterioros de tal naturaleza que sus propiedades aislantes quedan anuladas. En el proceso de ruptura dielctrica intervienen diversas caractersticas de la solicitacin que la provoca, principalmente: Magnitud y polaridad de la tensin aplicada Duracin o forma de onda Nmero de solicitaciones reiteradas y frecuencia de repeticin En consecuencia, la curva tensin-tiempo de un aislamiento depende en principio, no solo de las propiedades intrnsecas de este, sino tambin del tipo de solicitacin aplicada.

2.1.5. Impulso del tipo atmosfrico.

Figura 1

Figura 2

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Figura 4

Figura 5

Figura 6Figura 7

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Figura 10

Figura 11