Final Master Arresters July9!11!2010 Esp
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Power Systems
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PARARRAYOS
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Fuentes de SobretensionesProteccin contra SobretensionesFuncin de un PararrayosDiseos/Construccin de Pararrayos
Los Temas de Hoy
Diseos/Construccin de PararrayosFactores que Afectan la Proteccin del TransformadorFactores en la Seleccin de un PararrayosVerificando los Pararrayos en servicio
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Fuentes de Sobretensiones
Internas o externas al sistema
Rayos Rayo directo Induccin
Sobretensiones por maniobras
Sobretensiones Temporales Fallas de lnea a tierra Incremento en fases sin falla
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Incidencia e Intensidad de Rayos
12 de Abril de 1995 31 de Diciembre de 1997
rbitasreasDestellosGruposEventos (Creado
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El Rayo es una fuente de corriente Energa de las nubes liberada como sobrecorriente
momentnea Los voltajes asociados con rayos son una funcin
del impulso de corriente e impedancia del circuito Los rayos cercanos pueden inducir una carga en al
Rayos y Sistemas de Energa
Los rayos cercanos pueden inducir una carga en al lnea
El voltaje se propaga como una onda viajera
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Proteccin contra SobretensionesNivel Bsico de Aislamiento al Impulso (BIL)
Tpicamente 95 a 150 kV en equipo de distribucinPararrayos
Un dispositivo de proteccin para limitar el voltaje en el equipo mediante descarga o desviacin de la sobrecorrientedesviacin de la sobrecorriente
Cables Blindados Usados para blindar a los cables de fase contra
rayos directos Comnmente empleados en lneas de transmisin El neutro aterrizado en la parte superior de la linea
puede actuar como cable blindado para circuitos de distribucin
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Certificaciones del Pararrayos IEC 60099-4 es la Norma Europea. IEEE C62.11 es la Norma que rige la
certificacin del diseo de los Pararrayos en los Estados Unidos
Certificaciones estndar de otros pases y Certificaciones estndar de otros pases y servicios pblicos.
Las clasificaciones estndar del Pararrayos requieren diferentes requisitos en pruebas de certificacin.
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Ondas ViajerasCausadas por un cambio repentino
en el voltaje o corrienteTiempo requerido para que la
sobrecarga se propague hacia abajo en la lneaen la lnea
Las ondas son reflejadas o refractadas en los puntos abiertos de la lnea En un punto abierto, la onda de voltaje
se refleja completamente de modo que se dobla su magnitud
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Onda de Corriente
La onda de corriente 8/20 (se pronuncia 8 por 20) es usada por los fabricantes para simular la corriente de un rayo para probar el diseo de los Pararrayos de distribucin
8 es el tiempo de elevacin del pico en microsegundos
20 es el tiempo para llegar a un 50% del valor 20 es el tiempo para llegar a un 50% del valor del pico
Los rayos del mundo rea usualmente tiene un tiempo de elevacin pico de 1 a 4 microsegundos.
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Funcin de un PararrayosLimita el voltaje a travs de sus
terminales a un cierto valorSoporta el voltaje nominal lnea a
tierraFacilita la conduccin (enciende) Facilita la conduccin (enciende)
durante sobrecargasResella (apaga) despus de pasar
la sobrecarga
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Qu hace un Pararrayos? Pararrayos?
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TransformadorSin
Voltaje de Distribucin
Sin Pararrayos
Bajo Voltaje
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Transformador
CON Pararrayos
Voltaje de Distribucin
Transformador
Bajo Voltaje
Pararrayos
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No Absorbe el rayoNo Detiene el rayo
Qu hace un Pararrayos?
No Detiene el rayoS desva el rayoS corta (limita) el voltaje producido por el rayoS protege el equipo instalado en paralelo.
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Tecnologa MOV del Pararrayos
Introducida en 1970Discos MOV comportamiento altamente no
lineal como los discos de SiC, Trminos
Ur Voltaje Nominal o de Voltaje de Trabajo por Ur Voltaje Nominal o de Voltaje de Trabajo por ej. 10, 12, 15, 18 kV..
Uc = Voltaje de operacion mximo continuo Capacidad de Sobretensin Temporal (TOV)
Durante cunto tiempo puede sobrevivir un Pararrayos cuando se opera por encima de su Uc.
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Cmo trabajan los Pararrayos MOV
Discos MOV Dispositivo semiconductor Caractersticas V-I Caractersticas V-I
Opera como una valvula controlado por voltaje Entra en conduccin cuando el voltaje
se eleva arriba del voltaje de operacion Se apaga despus de pasar la
sobrecarga
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Voltaje de Descarga del PararrayosVolts, kV
SiCMOV
MCOV
Amps
Ideal
20Ka100a
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Tecnologa de Pararrayos SiC vs. MOV
Pararrayos MOV
Pararrayos de Carburo de
Silicio
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El Proceso de Fabricacin del Disco Tecnologia y Experiencia
Inspeccin y Aceptacin del MaterialPreparacin del material principal de
Zn0 FormadoSinterizacin Sinterizacin AcollaradoPulidoMetalizado Pruebas
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Construccin interna del Pararrayos MOV
Electrodo
Disco MOV
Electrodo
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Construccin del Pararrayos
La mejor opcin; El envolvente
El material del envolvente de El material del envolvente de polmero de Cooper Power Systems es el goma Silicon.
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Goma Silicon Goma Silicon tiene
ventajas sobre los otros materiales de polmero en:
Capacidad para repeler el agua.
Menores prdidas de Menores prdidas de watts superficiales al estar mojado.
Mayor resistencia al dao de radiacin UV.
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Goma Silicon vsvsPolmeros EPDM
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Definiciones de Material
Estructura de EP (Etileno Propileno) de EPDM y EPR EPDM (Monmero Dien de Etileno EPDM (Monmero Dien de Etileno
Propileno) EPR (Goma de Etileno Propileno)
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Hule Silicon
Porqu usar Goma Silicon en lugar de otros materiales de polmero?polmero?
La experiencia y pruebas nos dicen que es el mejor material respecto a desempeo de aislamiento a largo plazo.
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El Material del envolvente de Goma Silicon UltraSIL
Resistencia contra Radiacin UltravioletaEnerga(kJ/m)500 La energa de enlace molecular
del Hule Silicon UltraSILTM es ms fuerte que la energa de la
450
400
350
300Energa de Enlace
de Polmeros Basados en
Carbono (EPRs, EVAs)
(Luz del Sol ) Energa de Enlace del Caucho de Silicio UltraSIL
ms fuerte que la energa de la radiacin UV
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El Hule Silicon tiene la El Hule Silicon tiene la superficie hidrofbica de ms larga duracin
del mercado
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Lo que Lo que significa significa una vida una vida
ms larga ms larga ms larga ms larga y menos y menos corriente corriente de fugade fuga
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A diferencia de
Otra marcadespus de 5 aos
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UltraSILUltraSILdespus de 5 despus de 5 aosaos
Hule Silicon
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Corriente de fuga (EPDM)
24 horas x 365 day x __% mojado x watts/kV x $/kwh
24 x 365 x .17 (17%) x 2.5 watts/kV (10kV) x $0.10/kwh=
Mejora de la Eficiencia
34
$0.10/kwh=
= $3.72 x 20 aos = $74.70
UltraSIL
.2 watts/kV = $0.30 x 20 aos = $6.00
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EPRs vs Goma Silicon
Diferencia ImportanteGomas EPR se basan en carbonoGoma silicon se basan en silicioGoma silicon se basan en silicio
Los polmeros basados en carbono no se desempean como el hule de silicio, sin importan cuanto aceite de silicio se les
agregue!
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Apartarrayos Clase Distribucin - Evolution
La informacin confidencial contenida en este documento en propiedad de Cooper Industries, Inc. La posecin de esta informacin no otorga el derecho de prestar, vender o publicarla informacin. La reproduccin no autorizada o el uso de esta informacin est prohibido.
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Una ventaja extremaConciencia ambientalAmplios beneficiosDesempeo superior
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Conciencia AmbientalEvolution contribuye a una
reduccin Conciencia ambiental de emisiones de CO2
..aumentando la eficiencia de la red de distribucin, reduciendo el impacto ambiental en un transformador, transicin o punto de la lnea a la vez.
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Ejemplo: 10 kV MOV pararayo 0.5 W de prdida de potencia (seco) condicionesEnergizado para 24 horas. ineficienciasmensurables
1,000,000 pararayos instalados en la sistema
Clculos de energa Prdida
(1) 10kV MOV
{
Clculos de energa Prdida
39
kWh 4,380,000365daysdayhour24 0.5watts LossPower ==
sistema 4,380,000 kWh de energia*3,408 tonelada metricas de emisiones de CO2 (dixido de carbono)*
Replacer pararrayos estandar MOV con Evolucin 0.02 W Reducir energia* 175,200 kWh Reducir CO2 emisiones a 136 tonelada
metricas
kWh 200,175365daysdayhour24 0.02watts Power Loss ==
(1)10kV Evolution
{
{
*http://epa.gov/greenpower/pubs/calcmeth.htm#homeelectricEPA Emissions Green Power Equivalency Calculator 7.78 x 10 metric tons CO2/kWh-4
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Conciencia ambiental
El crecimiento acelerado de la conciencia ambiental en la industria demanda el uso de tecnologas de energas eficientes.
Las Cas. Elctricas estn en busca de soluciones alternativas para lograr las metas de eficiencia y reduccin de emisiones. eficiencia y reduccin de emisiones.
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Amplios beneficios
Aumenta el nivel de proteccinReduce las fallas en los equiposMejora la cadena de suministro
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Amplios beneficios
Proteccin mejorada en comparacin con los apartarrayos tradicionales (heavy-duty o riser-pole)
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Amplios beneficios Proteccin superior contra sobre tensiones ( el
valor de TOV no cae) Reduce el mantenimiento y aumenta la
confiabilidad del sistema
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Amplios beneficios El margen de proteccin excede los rangos
de apartarrayos de xidos metlicos, incluyendo los riser pole.
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Amplios beneficios
Las caractersticas protectivas del apartarrayos Evolution facilitan el proceso de compra en la industria.
Permite a las Cas. Elctricas y a los Permite a las Cas. Elctricas y a los distribuidores estandarizar sus inventarios a slo un tipo de apartarrayos para aplicaciones normales y riser pole.
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Desempeo superior
Matriz compuesto altamente resistente
100% Hule silicnDesempeo
Inmersin en Agua Inmersin en Agua Penetracin de colorante
Vista aumentada
coloranteMatriz
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Apartarrayos Clase Distribucin - Evolution
La informacin confidencial contenida en este documento en propiedad de Cooper Industries, Inc. La posecin de esta informacin no otorga el derecho de prestar, vender o publicarla informacin. La reproduccin no autorizada o el uso de esta informacin est prohibido.
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Arrester Types and Design
SSIILLIICCOONNEEEE
RRUUBBBBEERR
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Alivio de presin No controlado
direccionalmente
Fuerza de cantilever Ms baja
Porcelana vs. Goma Silicon
Alivio de presin Controlado
direccionalmente con puertos
Fuerza de cantilever Ms alta
Ms baja
Peso Bajo-10kv 4 kg
Peso Alto-10 kv 22 kg
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Pararrayos de Distribucin de Porcelana Sin capacidad de
soportar Altas corrientes Los Pararrayos de caucho de silicio
UltraSIL de 10kA tienen una capacidad de resistencia de corriente de falla de 20kA.
Los Pararrayos de distribucin de porcelana tpicamente no tienen capacidad de soportar altas corrientes de fallas (se rompe)
Explotan potencialmente si se daan internamente lo cual puede lastimar personas y destruir propiedad.
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Desconectadores Desconectador e indicacin visual si el Pararrayos se
daa internamente Si el aislador opera, entonces reemplace el
Pararrayos.
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Seleccionando un Pararrayos Magnitud de TOV
Pararrayos usualmente seleccionados con el voltaje mximo de fase a tierra en una fase sin falla durante falla de una linea a tierra
Rgimen Nominal de MCOV Coordinacin de Aislamiento
Mximo voltaje de descarga Mximo voltaje de descarga Voltaje de descarga ms bajo = mejor para
el equipo Material del envolvente Tornillera de montaje
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Ejemplo Seleccione un Pararrayos para una aplicacin de distribucin area. El sistema est aterrizado en estrella, 12470 kVLL o 7200 kVLN.
Solucin:
Determinando el (Uc) MCOV
Determine el voltaje nominal del Pararrayos con base en el (Uc) MCOV
VMAX(L-G) = (VLN )(Factor de regulacion)Factor de regulacin = 5%VMAX(L-G) = 7200 x 1.05 = 7560 V
Se necesita un (Uc) MCOV de 7560 V o ms. Los Pararrayos de Voltaje Nominal de 9 kV (Ur) tienen un MCOV (Uc) de 7650 V.
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Falla de Fase a Tierra y Sobretension Temporal (TOV) en fases sin falla
Aumentos de Voltaje Individuales de Lnea a Tierra (TOV) en Fases sin Falla para Diferentes Configuraciones de Sistema
Tipo de Sistema Sobretensin por unidadEstrella Multi Aterrizada de Cuatro HilosCable Espaciador (Estrella 4 hilos)Cable Espaciador (Estrella 4 hilos)Baja Impedancia de Tres Hilos AterrizadoAlta Impedancia de Tres Hilos AterrizadoDelta
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Determinando la Sobretensin Continua Mxima del Pararrayos (Uc)
Ejemplo Delta de 23kv, falla de 100 seg, factor de regulacin = 5%Vmax=(23/1.73)1.05 = 13.95kV
Max TOV durante falla de Fase a Tierra? Vtov= 13.3(1.73) / p.u. Uc a 100seg (curva de TOV)
= 24.15/1.217 = 19.8kV Se necesita Voltaje nominal del Pararrayos (Ur) con Uc de Pararrayos > 19.83 kV para que el Pararrayos soporte los requerimientos de TOV del sistemaPararrayos con Voltaje nominal de 27 kV con Uc de 22kV
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Curvas de TOV (Sobretension Temporal) Tpicas del Pararrayos
Con energia a PreviaSin energiPrevia
u
n
i
d
a
d
)
Tiempo (Seg)
V
o
l
t
a
j
e
(
C
O
V
p
o
r
u
n
i
d
a
d
)
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Determinando la Sobretensin Continua Mxima del Pararrayos (Uc)
Ejemplo Evolution: Delta de 23kv, falla de 100 seg, factor de regulacin = 5%Vmax=(23/1.73)1.05 = 13.95kVVmax=(23/1.73)1.05 = 13.95kVMax TOV durante falla de Fase a Tierra? Vtov= 13.95(1.73) / p.u. Uc a 100seg (curva de TOV) = 24.15/1.78 = 13.56kV Evolution: Se necesita Voltaje nominal del Pararrayos (Ur) con Uc de Pararrayos > 13.56 kV para que el Pararrayos soporte los requerimientos de TOV del sistemaPararrayo con Voltaje nominal de 18 kV con Uc de 15.3 kV
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Curvas de TOV (Sobretension Temporal) Tpicas del Pararrayos y Evolution
u
n
i
d
a
d
)
Tiempo (Seg)
V
o
l
t
a
j
e
(
C
O
V
p
o
r
u
n
i
d
a
d
)
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Apartarrayo clase Bajo Voltaje (Secundario)
Apartarrayo Storm TrapperModelos de 1, 2 y 3 Fases
en 175, 240, 480 y 650 Voltios Nominales.Voltios Nominales.
Tres Opciones: Montado Externo Con Gabinete de Metal Montado Bajo Aceite
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Clase de Bajo Voltaje (Secundario)
Pararrayos Baja Tension para protegen contra sobrecargas que se presenten en el lado secundario del transformador.
Se estima que 50-70% de todas las fallas de de todas las fallas de transformadores se deben a descargas del lado BT.
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Pararrayos Clase Distribucin Subterranea
Otro tipo de Pararrayos clase distribucin es el que se usa en sistemas subterrneos. Pararrayos Tipo Codo y
Boquilla Estacionaria.
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Pararrayos Clase Distribucin
Pararrayos con Envolvente de Hule UltraSIL
MOV MOV 5 kA 10 kA
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Pararrayos Clase EstacinEnvolvente de
Porcelana ANSI AZES, AZEH
& AZEX IEC AZG2, AZG3
& AZG4& AZG4UltraSIL - ANSI - UI, US &
UH. UX IEC - U2 & U3, U4
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Productos Opcionales disponibles para Pararrayos de Estacin
Contadores de sobrecarga
Bases Aislantes
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Los Contadores de Sobrecargas y las Bases Aislantes que se usan con Pararrayos de carburo de Silicio para monitorear descargas disruptivas en entrehierros no son necesarios para los Pararrayos
MOV
2 TIRAS DE TIERRA DE CORRIENTE DE COBRE EN PARALELO Pararrayos
TORNILLERA M12 (TPICA
CONTACTO AUXILIAR OPCIONAL
SOPORTE DE BASE DEL AISLADOR
TORNILLERA PROPORCIONADA
COLGADOR DE SOPORTE PLANO PROPORCIONADO CON LA BASE
AISLANTE (VER NOTA 1)
(324 mm) DE REFERENCIA
TORNILLERA DE 12 mm o .5 DE ESTRUCTURA NO PROPORCIONADA
ESTRUCTURADEL CLIENTE
(304 mm) DE REFERENCIA
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Proteccin Proteccin Proteccin contra contra contra SobrecargasSobrecargasSobrecargas
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Factores que Afectan la Proteccin de los Transformadores
Voltaje de descarga del Pararrayos (LPL) Longitud del cable
Montaje del Pararrayos Montaje del Pararrayos Cables con bobina
Rango de incremento de sobre corriente Deterioro de BIL
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Seleccionar un Pararrayos para una aplicacin de distribucin area. El sistema es Delta, 13200VLL.
Seleccin del Pararrayos
Determinar el voltaje nominal del Pararrayos con base en Uc
Calcular el voltaje de Lnea-Neutro/TierraVL-N = VL-L/1.732 = 13200VLL/1.732 = 7621V
base en UcVMAX(L-G) = (VLN )(Factor de Regulacion )Factor de regulacin = 5%VMAX(L-G) = 7621 x 1.05 = 8002V
Usar un Pararrayos con rgimen nominal de Ur con Uc >= 8002V o ms?.
Un Pararrayos de 10 kV tiene un Uc de 8400V. Esto es Aceptable?
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Respuesta: No
Seleccin del Pararrayos
Un Circuito en Estrella no Aterrizado o Delta puede experimentar voltaje Lnea a Lnea en las fases sin falla durante una falla L-N/L-G. Se tiene que seleccionar un voltaje nominal de Pararrayos con Uc por encima
Qu voltaje nominal del Pararrayos (Ur) tiene un Uc por encima del voltaje L-L de 13200V x 1.05 (factor de regulacin ) = 13,860V?
nominal de Pararrayos con Uc por encima del voltaje L-L.
Respuesta: Pararrayos con Voltaje nominal de 18kV (Ur) con Uc = 15.3 kV
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Que es la Longitud del Cable del Pararrayos
Longitud del cable que conecta la lneadel Pararrayos y las terminales de tierra
Porcin que est elctricamente en paralelo con el equipo que est siendo paralelo con el equipo que est siendo protegido, y en ruta de la sobrecorriente
La parte de la instalacin de un Pararrayos sobre la que usted tienen algn control
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Cmo reducir la Longitud del Cable
Monte el Pararrayos en el tanque de transformador
El cable aterrizado es importantePararrayos
Primario
Punto 1
Pararrayos Primario
Punto 2
Corte de Fusible con Fusible de Enlace K
Longitud de Cable=
Cable del Punto 1 al Punto 2
Figura 2 Instalacin de Transformador Convencional Tpico con Pararrayos Montado
RemotamenteFigura 3 Instalacin de Tpico con Pararrayos
Montado en el Tanque
Longitud de Cable=Cable 1+ Cable 2
Aproximadamente 0
Corte de Fusible con Fusible de Enlace K
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Identificando la longitud del cable
Fuse
Surge
Fuse
SurgeSurgeSurgeSurge
The red lines indicate where the lead should be counted in the line lead length
Line lead IdentificationSurge
Las lneas rojas indican dnde de debe contar el
cable para la longitud total de cable
Identificacin de cable de lnea
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Porqu es importante la Longitud del Cable?
Aalambre enrollado puede empeorar mucho las cosas
Mantenga las longitudes de cable cortascortas
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Longitud del Cable
L es la inductancia del cable conductor
di/dt es la relacion de cambio de corriente en tiempo
L = 0.4 uH/pies es tpica
Ldi L = 0.4 uH/pies es tpica
di/dt = 4 kA/us Ldi/dt = 1.6 kV/pies 10 pies (3.1m) de longitud del
cable = 16kV agregados al nivel protector del Pararrayos
Ldidt
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Ruta de la Sobrecorriente
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Margen de Proteccin
Comparacin del BIL del equipo con el
10012
+=
dtdiLLPL
BILPM L
Comparacin del BIL del equipo con el voltaje de descarga del Pararrayos mscontribucin de la longitud del cable
LPL es el voltaje de descarga del Pararrayos, encontrado en al documentacin del fabricante
PML2 >20%
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Ejemplo de Margen de Proteccin
BIL del Transformador : 95 kV Pararrayos: 10 kV MOV, 10kA Longitud Total del Cable: 10 pies Sobrecarga del rayo: 20 kA, 8/20 us onda Voltaje de descarga del Pararrayos: 34.9 kV Voltaje de descarga del Pararrayos: 34.9 kV L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV
%1131001105.34
9510012 =
+=
+=
dtdiLLPL
BILPML
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Transformador Envejecido,
BIL del Transformador: 75 kV Pararrayos: 10 kV MOV, 10kA Longitud del cable: 10 pies. Sobrecarga por rayo: 20 kA, onda de 8/20 us di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV
If L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/2us = 40 If L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/2us = 40kV entonces el PML2 = 0%
%681001105.34
7510012 =
+=
+=
dtdiLLPL
BILPML
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Usando Pararrayos de 12kV vs. 10kV
BIL del Transformador: 75 kV Pararrayos: 12 kV MOV, 10kA Longitud del cable : 10 pies. Sobrecarga por rayo: 20 kA, onda de 8/20 us di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/8us = 10 kV
If L di/dt: (0.4uH/pies)(10pies)(20kA)/2us = 40kV entonces el PML2 = -10%
%401001103.43
7510012 =
+=
+=
dtdiLLPL
BILPML
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Sobretensiones por por
Maniobras
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SOBRETENSIONES POR MANIOBRAS
Sobretensiones producidas por cambios en las condiciones operativas dentro del sistema
Energa atrapada, liberacin subsiguienteProducida por accin del interruptorProducida por accin del interruptorLa forma de onda tpica es 45/90
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SOBRETENSIONES POR MANIOBRAS
La labor ms pesada de los PararrayosSon causadas cuando se realizan
maniobras desconexion
L
La Longitud de Lnea y el Voltaje Gobiernan la magnitud de la sobrecarga
L
C
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Recuerde las Metas
Escoja un Pararrayos que: Proteja el aislamiento del aparato del
dao por sobrecarga
Resista apropiadamente las condiciones del sistema
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MCOVTOV (tpicamente fases sin falla de
falla L-G)Requisito de aplicacin de
Factores en la Seleccin de los Pararrayos de Estacin
Requisito de aplicacin de Clase/Energa
Resistencia de Corriente de FallaMargen de ProteccinDistancia de Separacin
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EjemploSeleccione un Pararrayos para una estrella aterrizada, 115 kV, voltaje mximo del sistema 123kV
Solucin: Determine el rgimen nominal del Pararrayos (Ur) con base en (Uc)
V = (V )(Factor de regulacion)
Determinando (Uc)
VMAX(L-G) = (VLN )(Factor de regulacion)
VMAX(L-G) = (123/1.73) = 71.1kV
Se necesita un Pararrayos Uc de 71.1kV o ms.
Vea la documentacin del proveedor para Ur del Pararrayos con Uc > 71.1kV.
Ur = 96 kV el Pararrayos tiene un (Uc) de 76kV > 71.1 kV.
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Gua de Seleccin del PararrayosS y s te m V o lta g e S u g g e s te d A rre s te r R a tin g
P h a s e toP h a s e
N o m in a l(k V rm s )
P h a s e toP h a s e
M a x im u m(k V rm s )
L in e to G n dM a x im u m(k V rm s )
S o lid ly G ro u n d e dN e u tra l C irc u its
(k V rm s )H ig h Im p e d a n c e
G ro u n d e d ,U n g ro u n d e d , o r
T e m p o ra rilyU n g ro u n d e d C irc u its
(k V rm s )2 .4 2 .5 2 .0 34 .2 4 .4 3 .4 3 64 .8 5 .0 3 .9 66 .9 7 .2 5 .6 9
1 2 .5 1 3 .1 1 0 .2 9
Voltaje del Sistema Voltaje del Pararrayos SugeridoFase a Fase
NominalFase a Fase
MximoLnea a Tierra
MximoCircuitos Neutros
Slidamente AterrizadosCircuitos de Alta Impedancia No
Aterrizados o Temporalmente no
Aterrizados
1 2 .5 1 3 .1 1 0 .2 91 3 .2 1 3 .9 1 0 .8 1 0 1 5 -1 81 3 .8 1 4 .5 1 1 .3 1 2 to 1 5 1 5 -1 82 0 .7 2 1 .7 1 6 .9 1 52 3 .0 2 4 .2 1 8 .8 2 4 -2 72 4 .9 2 6 .1 2 0 .4 1 8 -2 12 7 .0 2 8 .4 2 2 .1 2 1 -2 43 4 .5 3 6 .2 2 8 .2 2 7 -3 0 3 6 -3 94 6 .0 4 8 .3 3 7 .6 4 86 9 .0 7 2 .5 5 6 .4 5 4 -6 0 6 6 -7 21 1 5 1 2 1 9 4 .0 9 0 -9 6 1 0 8 -1 2 01 3 8 1 4 5 1 1 3 1 0 8 -1 2 0 1 3 2 -1 4 41 6 1 1 6 9 1 3 2 1 2 0 -1 4 4 1 4 4 -1 6 82 3 0 2 4 2 1 8 8 1 7 2 -1 9 2 2 2 8 -2 4 03 4 5 3 6 2 2 8 2 2 5 8 -3 1 2 2 8 8 -3 6 0
-
MCOVTOV (tpicamente fases sin falla
de falla L-G)Requisito de aplicacin de
Factores en la Seleccin del Pararrayos
Requisito de aplicacin de Clase/Energa
Resistencia de Corriente de FallaMargen de ProteccinDistancia de Separacin
-
Comparacin Sobretensin Temporal (TOV) Si el dispositivo de respaldo despeja una
falla
-
Curva TOV del Pararrayos
SIN ENERGIA PREVIO
60C TEMPERATURA
AMBIENTE
VOLTAJE
POR
UN
IDAD
COV
CON ENERGIA PREVIO
MXIMA DURACIN DE TIEMPO EN SEGUNDOS
VOLTAJE
POR
UN
IDAD
COV
-
MCOVTOV (tpicamente fases sin falla
de falla L-G)Requisito de aplicacin de
Factores en la Seleccin del Pararrayos
Requisito de aplicacin de Clase/Energa
Resistencia de Corriente de FallaMargen de ProteccinDistancia de Separacin
-
Seleccione la clase del Pararrayos para cumplir los Requisitos de Manejo de Energa
IEC 60099-4 describe los requisitos de prueba de diseo de clase del Pararrayos
Si un Pararrayos cumple los requisitos de una prueba de diseo de clase de Pararrayos especfica IEC 60099-4 entonces el Pararrayos ha cumplido los requisitos de energa para la designacin de clase. Por ej. clase 2, 3 o 4. entonces el Pararrayos ha cumplido los requisitos de energa para la designacin de clase. Por ej. clase 2, 3 o 4. Es importante notar que IEC 60099-4 no requiere valores especficos de kj/kV de energa de Uc por clase de Pararrayos.
Siempre sugiera que se use la designacin de clase del Pararrayos de acuerdo con IEC 60099-4, caractersticas protectoras y Sobretensin temporal para evaluar el desempeo del Pararrayos.
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MCOVTOV (tpicamente fases sin falla de
falla L-G)Requisito de aplicacin de
Factores en la Seleccin del Pararrayos
Requisito de aplicacin de Clase/Energa
Resistencia de Corriente de Falla
Margen de ProteccinDistancia de Separacin
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Requisitos de Rgimen de Alivio de Presin
Requisitos de Aplicacin para la resistencia de corriente de falla. 40kA 40kA
63kA,
80kA
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MCOVTOV (tpicamente fases sin falla de
falla L-G)Requisito de aplicacin de
Factores en la Seleccin del Pararrayos
Requisito de aplicacin de Clase/Energa
Resistencia de Corriente de FallaMargen de Proteccin
Distancia de Separacin
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Coordinacin de Aislamiento
El proceso de correlacionar las fuerzas de aislamiento del equipo elctrico con las sobretensiones esperadas y con las caractersticas de los dispositivos de proteccin contra sobrecargas.
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Caractersticas Protectoras del Pararrayos
Evaluar las caractersticas Protectoras SC Corriente Pronunciada SC Corriente Pronunciada LPL Nivel de Proteccin contra Rayo SPL Nivel Protector de Conmutacin
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Capacidades de Resistencia del Equipo
FRENTE PRONUNCIADO
RANGO DE BIL (BIL)
RESISTENCIA DE ONDA CORTADA (CWW)
RANGO DE SOBRECARGA DE CONMUTACIN (BSL)
FRENTE DE NIVEL
PROTECTOR DE LA ONDA
(FOW)
CONMUTACIN (BSL)
PararrayosNIVEL PROTECTOR DE IMPULSO DE
CONMUTACINCORRIENTE DE CLASIFICACIN DE
VOLTAJE DE DESCARGA AL IMPULSO DEL RAYO (LPL)
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Transformer Withstand Curve
BILMOP1= (CWW/FOW-1)*100
CWW
Calculando el Margen de Proteccin
Curva de Resistencia del Transformador
Pararrayos Discharge Voltage Curve
BSL
LPLSPL
MOP2= (BIL/LPL 1)*100MOPS= (BSL/SPL-1)*100SC
Curva de Voltaje de Descarga del Pararrayos
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Coordinacin de Aislamiento -Margen de Proteccin MP1
Compara la resistencia de Onda Cortada del Equipo = 1.15 x BIL con el valor de la corriente pronunciada del Pararrayos (SC)Pararrayos (SC)
El margen mnimo recomendado de proteccin es 20%.
100115.11
=
SCxBILMP
-
Coordinacin de Aislamiento -Margen de Proteccin MP2
Compara el BIL del equipo con el voltaje de descarga del Pararrayos (LPL. LPL = voltaje de descarga del Pararrayos
El margen de proteccin mnimo recomendado es 20%.
10012
=
LPLBILMP
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Coordinacin de Aislamiento -Margen de Proteccin MP3
Compara la Sobrecarga de Conmutacin del equipo con la caracterstica de Impulso de Conmutacin del Pararrayos (SPL). SPL = voltaje protector de conmutacin del
PararrayosPararrayos
El margen de proteccin mnimo recomendado es 15%.
100183.3
=
SPLxBILMP
-
Ejemplo de Margen de Proteccin
Sistema de 115kV, Transformador c/ (BIL): Asume: 650 kV Pararrayos: 96kV In = 10 kA
%2011001747100115.11 =
=
=
xBILMP
%1911001185539100183..3 =
=
=
SPLxBILMP
%181100123165010012 =
=
=
LPLBILMP
%2011001248
10011 =
=
=
SCMP
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Transformer Withstand Curve
BILMOP1= (CWW/FOW-1)*100
CWW
Calculando el Margen de Proteccin
Curva de Resistencia del Transformador
Pararrayos Discharge Voltage Curve
BSL
LPLSPL
MOP2= (BIL/LPL 1)*100MOPS= (BSL/SPL-1)*100SC
Curva de Voltaje de Descarga del Pararrayos
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Proceso de Seleccin
Determinar MCOV Determinar el mximo TOV del sistema Comparar la capacidad de TOV del Pararrayos
con el mximo TOV del sistemacon el mximo TOV del sistema Requisito de aplicacin de Clase/Energa Determinar Resistencia de Corriente de Falla Calcular el Margen de Proteccin Evaluar la Distancia de Separacin
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Distancia de Separacin Ver Gua de Aplicacin
Distancia de Separacin
DSobrecarga
dd
P
a
r
a
r
r
a
y
o
s
d
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Estudios del Sistema
Simulaciones transitorias de los capacitores conmutados u otros dispositivos que pueden causar problemas de energa potenciales
Simulaciones transitorias u otros clculos complejos pueden ser necesarios para determinar las mximas distancias de separacin permisibles
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Verificando los Pararrayos en servicio
Escaneados TrmicosEscaneados Trmicos
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ID del Equipo: PMH-10 interruptor #TG-2Compartimiento #4, Pararrayos
derecho
Fecha y Hora22/5/02
Ubicacin: Planta Vapor Cornell
Imagen No. 5
Parmetro del objeto ValorEmisividad
Rgimen (segn NETA)
MAYOR
Concepto de Anlisis Temperatura
Diferencia de Temperatura
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Power Systems