Apartarrayos LTs y Coord de Aisl

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apartarayos

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Apartarrayos para Líneasde Transmisión (TLA)

M. en I. Sergio Arturo Corrales Sánchez

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Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

1. Antecedentes de las sobretensiones en los SEP

2. Descarga atmosférica

3. Mecanismos de Falla del aislamiento de las LT´s

4. Estadísticas de salidas en líneas de transmisión

5. Apartarrayos de óxidos metálicos MOA principiosde operación.

6. Sistemas de aterrizamiento para LT`s

CONTENIDO:

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Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

1.Antecedentes de lassobretensiones en los

SEP

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Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

EsfuerzosEléctricos

en losAislamientos

Sobretensionespor

Descarga Atmosférica

Sobretensiones poroperaciones deInterruptores o

desconectadores

SobretensionesTemporales

Tensión normal deoperación

73920

PMO

0.0

73780

­14,44 6,54

MPA

NIZ111,01

30,4131,89­4,42 ­3,00

112,73

273,8

­46,929.89

234,94

93180

93170

­2.9 ­21,77

0.0

73920

PMO

0.0

73780

­14,44 6,54

MPA

NIZ111,01

30,4131,89­4,42 ­3,00

112,73

273,8

­46,929.89

234,94

93180

93170

­2.9 ­21,77

0.0

0 2 4 6 8 10 12 14

10

5

0

5

10

v x( )

x

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Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

• LA PENDIENTE DE LA LINEA INCLINADA ESTA DADA POR:

Que indica que la inclinacion aumenta si se reduce ya sea la frecuencia o lacapacitancia y entonces el punto P se movera en la curva, y al mismotiempo los voltajes VL y VC se incrementa rapidamente.

2.5­ Falla de linea a tierra

Al ocurrir una falla de una fase a tierra se presenta una corriente decortocircuito en la fase fallada y sobretensiones a la frecuencia delsistema en las fases no falladas.

Considerando el siguiente circuito:

wC1)tan( =α

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20

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCoordinación de Aislamiento para Sistemas de Potencia

F. E. R.

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21

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCoordinación de Aislamiento para Sistemas de Potencia

F. E. R.

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Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

6

1

2

3

4

5

10­6 10­4 10­2 100 104102 [t] = s

[p.u.]

Lightning surges

Switching surges

Temporary overvoltages

System voltage

1 p.u. = Umax. / (Um x √ 2 /√ 3

Example:1 p.u. = 24kV √ 2 /3 =19.6 kV peak

SOBRETENSIONES EN EL SISTEMA

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2.Descarga atmosférica

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24Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

La descarga atmosférica es un fenómenonatural muy frecuente

En este momento estánteniendo lugar

2000 tormentas en el mundo

100 rayos a tierra/seg 8 millones rayos/día

Anteriormente los rayosprovocaban temor

Al no entender su causa crearon dioses

Con la evolución delhombre

Generación de teoríasy explicaciones

Métodos de protección

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25Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

TIPOS DE RAYOS:

­ rayo descendente negativo85­90% de los rayos que inciden en la L.T.

­ Rayo ascendente negativomenos que los negativos descendentes

­ Rayos descendentes positivosSe presenta en invierno al inicio y final de latormenta (1,2­2,2 veces del negativo ascendente)

­ Rayos ascendentes positivosDifícil distinguir entre el ascendente positivoy el descendente positivo

Lider Descarga de retornoLider Descarga de retorno

Lider Descarga de retorno Lider Descarga de retorno

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26Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

FORMASDE ONDA DECORRIENTES DE LA

DESCARGA PRINCIPALREGISTRADAS POR

BERGER

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27Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

PROBABILIDAD DE LA MAGNITUD DE LADESCARGA ATMOSFÈRICA

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28Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

MAPA DE DENSIDADES DE RAYOS A TIERRA DE 1980 A 1991 .

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LAPEMvitalidad técnica

T y D

29

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMInsulation Coordination for Power Systems

DETERMINACIÓN DE LA DISTRIBUCIÓN DE LA CORRIENTE PICO IEEE­ Los primeros investigadores se ayudaron de fusibles magnéticos que respondían a la corriente máxima o

corriente cresta.

­ En 1950, un grupo del IEEE analizó y publicó los datos recabados. Esta presentación la realizó en forma deuna distribución de corriente.

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LAPEMvitalidad técnica

T y D

30

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMInsulation Coordination for Power Systems

Parámetro IF <20kA IF >20kAM, mediana 61,1 33,3β, desv. est. log. 1,33 0,605

( ) 6,2

311

+

=IIIP P(I)= probabilidad de que la

corriente sea igual o mayora una corriente I.

­ En general, la curva de IEEE coincide conla sugerida por CIGRE excepto en losextremos.

­ Ya que la curva de CIGRE está basada enlos datos más recientes, se consideramejor.

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31Preparó : SCS/FER LAPEM 31

1.­ Mecanismos deFalla del aislamiento

de las LT´s

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32Preparó : SCS/FER LAPEM 32

El desempeño en servicio delas líneas de transmisión tieneque ver con eventos como:

•Problemas con losconductores o herrajes

•Vandalismo

•Incendios en maleza

•Contaminación deaislamientos

•Presencia de aves

•Vientos fuertes, huracanes

•Descarga atmosférica

•Eventos del sistema depotencia

•Desconocidas

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33Preparó : SCS/FER LAPEM 33

La salida por descarga atmosférica en unalínea de transmisión es provocada por

cualquiera de los tres siguientesmecanismos.

Falla de blindaje

Flameo inverso

Tensión inducida

rc

rc

Dg D

C=0

DC=0rg

FIGURA 12

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34Preparó : SCS/FER LAPEM 34

rc rg

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35Preparó : SCS/FER LAPEM 35

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36Preparó : SCS/FER LAPEM 36

rc

PARA CORRIENTES DE RAYO PEQUEÑAS

Dg DCDC

rc

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37Preparó : SCS/FER LAPEM 37

Núm

ero

de ra

yos

por 1

00 m

illas

de

línea

por

año

Corriente de rayo kA kA

I C=1

0 kA

ZONA 1

I m=1

6 kA

ZONA 2

ZONA 3I m

=60

kA

ZONA 4

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38Preparó : SCS/FER LAPEM 38

ZONA 1El rayo cae en el conductor de fase, pero es de unacorriente pequeña que no produce falla.

ZONA 2El rayo cae en el conductor de fase, y es de unacorriente lo suficientemente grande para producirfalla. En este caso se llama salida por falla deblindaje.

ZONA 3Los radios rg y rc crecen de manera que la zona dc escero, lo que indica que cualquier rayo de estamagnitud de corriente caerá en el hilo de guarda yno produce falla.

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39Preparó : SCS/FER LAPEM 39

rg

rc

PARA CORRIENTES DE RAYO GRANDES

Dg

DC= 0DC= 0

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40Preparó : SCS/FER LAPEM 40

ZONA 4

El rayo cae en el conductor de guarda y tiene unamagnitud de corriente tal que produce falla porflameo inverso.

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41Preparó : SCS/FER LAPEM 41

¿Qué hacer cuando existe elproblema de salidas de la LT porDescarga Atmosférica?

l Resistirse a realizar cualquier “mejora”sin haber establecidocuál mecanismo de falla se está presentando.

l Localizar las zonas del conflicto.

l Realizar un estudio del comportamiento de la línea en cadazona conflictiva.

l Del estudio por zonas, establecer los mecanismos de falla masprobables.

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42Preparó : SCS/FER LAPEM 42

Alternativas de solución

Ø PARA FALLAS POR BLINDAJE

q Estimar el ángulo que reduzca las salidas en las estructurasespecíficas

q Ajustar éstos ángulos de blindaje, para que la estructura nopresente problemas mecánicos

q De ser necesario realizar un estudio para reforzar la estructura,desde el punto de vista mecánico

q Si no es posible la reubicación del hilo de guarda por cuestionesmecánicas, se debe analizar la posibilidad de instalarapartarrayos de línea

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43Preparó : SCS/FER LAPEM 43

Ø PARA FALLAS POR FLAMEO INVERSOq Realizar mediciones de Resistencia o Resistividad en las

estructuras con problemas

q Establecer la factibilidad de mejorar el sistema de aterrizamientoen las estructuras

q Sí el costo de mejora de la red de tierras por estructura compitecon el costo o rebasa el de colocación de Apartarrayos, coloqueapartarrayos

q En el uso de Apartarrayos de Líneas, debe realizarse otro estudiopara determinar:

v Las estructuras donde se colocaránv La selección adecuada a la línea a proteger, manejo de energíav La posición y fases donde se colocaránv Las estructuras que drenarán la energía

Alternativas de soluciónClick t

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44Preparó : SCS/FER LAPEM 44

Ø PARA FALLAS POR TENSIONES INDUCIDAS

q Aumentar la distancia dieléctrica del aislamiento, estode ser posible

q Colocar Apartarrayos y/o hilo de guarda:

v Dependiendo de la línea, hacer cualquiera de las dosalternativas.

ü Sí se colocan Apartarrayos, seleccionarlos para que protejan yse protejan (manejo de energía)

ü Sí se prefiere el blindaje, aprovecharlo como neutro corrido, yasea por arriba o por debajo de los conductores de fase

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45Preparó : SCS/FER LAPEM 45

Ø En cualquier acción realizada para mejora deldesempeño de la Línea, se deben medirresultados en por los menos 5 años

Ø Esto debido a que la intensidad de los eventos dedescarga atmosférica obedece a ciclos climáticos

Ø Verificar la mejora sobre las zonas de conflictopreviamente identificadas y mejoradas

Evaluación de las mejorasClick t

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46Preparó : SCS/FER LAPEM 46

4.­ Estadísticas de salidas enlíneas de transmisión

Cálculo del Índice Total de la Líneade Transmisión

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47Preparó : SCS/FER LAPEM 47

En México se realiza un registro anual delComportamiento en servicio de las líneas de transmisión

Aquí se estima el Desempeño de las Líneas, o seael Índice total de salidas en cada año

Tipificación de la falla

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48Preparó : SCS/FER LAPEM 48

El desempeño en servicio delas líneas de transmisión tieneque ver con eventos como:

•Problemas con losconductores o herrajes

•Vandalismo

•Incendios en maleza

•Contaminación deaislamientos

•Presencia de aves

•Vientos fuertes, huracanes

•Descarga atmosférica

•Eventos del sistema depotencia

•Desconocidas

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49Preparó : SCS/FER LAPEM 49

El índice de salidas por descarga atmosféricatotal en la línea de transmisión.

•De estos tipos de fallas de la línea, el que tiene mayor pesoes el de Descarga atmosférica, por eso se debe reconocer yestimar . . .

B0 . . . Pero sin sumarleeventos por otras causas

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50Preparó : SCS/FER LAPEM 50

Estos mecanismos en conjunto definen elComportamiento ante la Descarga

Atmosférica de la línea de transmisión.

B0 Sólo por este tipo desalida o falla

•Dado por el:añokm

SalidasIB −=

100#

0

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51Preparó : SCS/FER LAPEM 51

Índice desalidas por

falla deBlindaje(SFFOR)

Índice desalidas por

flameo inverso

(BFR)

Índice desalidas portensionesinducidas(IVFOR)

0.0000

0.0025

0.0050

0.0075

0.0100

0.0125

0.0150

Statistical Calculation Reports

Even

ts/Y

ear

Tower 78 156 234 312 390 468

Phase Strikes Back Flashovers

Induced Flashovers Arr. Over Rating

TowerPhase Strikes 0.003 0.003 0.003 0.003 0.003 0.000

Back Flashovers 0.005 0.005 0.000 0.005 0.005 0.000Induced Flashovers 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Arr. Over Rating 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

Line Length: 12.168 KM

Line Flashover Report­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

Direct Strikes Per Year: 8.178Back Flashovers: 0.000

Phase Strike/Shielding Failure Flashovers: 0.001Flashovers From Nearby Strikes: 0.014

Total Outages: 0.015

Direct Strikes Per Year/100 KM: 67.213Outages/100 KM: 0.121

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52

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

5.­ Apartarrayos de óxidosmetálicos MOA principios

de operación.

5.­ Apartarrayos de óxidosmetálicos MOA principios

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53

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

6

1

2

3

4

5

10­6 10­4 10­2 100 104102 [t] = s

[p.u.]

Lightning surges

Switching surges

Temporary overvoltages

System voltage

1 p.u. = Umax. / (Um x √ 2 /√ 3

Example:1 p.u. = 24kV √ 2 /3 =19.6 kV peak

SOBRETENSIONES EN EL SISTEMA

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SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

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SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Diseño en Zig­zag con Gapsactivos

Gaps Activos

Resistencia de SiC resistors(dentro de los aisladores)

Resistencias graduadoras yCapaxitores

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SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Modernosde ZnO

q En 1930 Apartarrayos tipo ExpulsiónØ Habilidad limitada de corto –circuito, vida limitada,

falta de selloq En 1940 Apartarrayos de Carburo de SilicioØ Mejoran técnica de sellado

q En 1954 Apartarrayos de SiC con entrehierrosactivosØ Movimiento del arco de alterna

q En 1976 aparecen los Apartarrayos de óxidosmetálicos ZnO

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SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

¿Cuándo se empezaron a conocer?

q En 1971 por Matsuoka para Apartarrayos clase estación conGap

q En 1977 en USA por Sakshaug para los clase Intermedia yDistribución sin Gap

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SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Región 1 Región 2 Región 3

Corriente [A]

10­5 10­4 10­3 10­2 10­1 10 0 101 102 103 104 105

Tens

ión

[kV]

2

3

5

10

DC 20°C

DC 100°C

AC 20°C

AC 10

0°C

ICIR

Pastilla de ZnO

•Diámetro 80 mm

•Alto de 20 mm

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Pastillas de Óxidos Metálicos ZnO(varistores de potencia)

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Block type

Year of mfgResidualvoltage @1mA, DC

Residualvoltage @10kA, 8/20µs

Switchingsurge @ 500A

Batch number

Ratio between10kA and rating

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

POLIMÉRICOS,MOLDEADO POR

INYECCIÒN

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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ESTACIÓN PARASUBESTACIONES

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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TLA (Station class) across 420kV tension insulator string

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En México para115 kV, 230 kV y

420 kV

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

APARTARRAYOS DE LÍNEACon entrehierro Sin entrehierro en aire

Protege sólo contra descarga atmosféricaProtege sólo contra descarga atmosférica y contrasobretensiones por maniobra

Los varistores no están directamente conectados alpotencial de la línea, esto implica un menor númerode varistores de ZnO para un mismo nivel de tensión,y también una menor tensión nominal delapartarrayos, costo y tensión residual.

Los varistores están directamente conectados alpotencial de la línea, esto requiere de un mayornúmero de varistores de ZnO para un mismo nivel detensión, esto implica también una mayor tensiónnominal del apartarrayos, costo y tensión residual.

Costo adicional del entrehierro en aireNo tiene entrehierro en aire, por lo que no tienecosto adicional.

La detección de apartarrayos fallados es más difícil ycostosa.

Los apartarrayos fallados se pueden identificarfácilmente utilizando desconectadores de línea.

La contaminación no afecta a los varistoresLa contaminación externa en la envolventepolimérica, podría sobrecalentar lo varistores

El flameo del entrehierro en aire depende de lascondiciones atmosféricas

Las condiciones atmosféricas no afectan la operacióndel apartarrayos.

El mantenimiento en Línea viva es más fácil y seguroDeben ser desconectados durante el mantenimientoen línea viva

No existe una uniformidad de la distribución de laenergía del rayo en los apartarayos colocados en

Sí existe una uniformidad de la distribución de laenergía del rayo en los apartarayos colocados en

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

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Arreglos de montaje y conexión de TLA (Transmission Line Arrester) o Apartarrayosde Líneas de Transmisión

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Tensión de Referencia Uref

Corriente de Referencia Iref

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FER

PRINCIPALES PARÁMETROS QUECARACTERIZAN AL APARTARRAYOS

v Tensión de operación continua, Ucv Tensión Nominal, Urv Corriente Nominal de descarga, Irv Niveles de Protección, Uresv Clase de Descarga de Líneav Característica de Aguante a la Contaminaciónv Clase de Alivio de Presiónv Sismov Cantiliverv Aislamiento

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Construcción interna de apartarrayos de óxidosmetálicos tipo estación.

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

CARACTERÍSTICA DEL ALIVIODE PRESIÓN

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Fuente deAlta

Tensión C.A.

Anillometálic

o

Corriente i(t)

Basesaislantes

Puente

Shunt demedición

Rsh

Tensiónv(t)

Circuito de medición para determinar la Tensión deReferencia UREF y Corriente de Referencia IREF

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

a

b c

d

iint

iext

iint + iext

Corrientes Interna y Externa de un apartarrayosde óxidos metálicos.

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Oscilogramas de Prueba: Tensión y Corriente de Referencia.Apartarrayos de ZnO. Nº Serie 8221637 Lado Línea de T.

Módulo Superior Fase C.

­40.00

­30.00

­20.00

­10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00­1

0.0

­5.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

Tiempo [ms]

Tens

ión

[kV]

­0.00040

­0.00030

­0.00020

­0.00010

0.00000

0.00010

0.00020

0.00030

0.00040

Cor

rient

e de

Fug

a [A

]

TensiónCorriente

20 kV eficaz

Oscilogramas de Prueba: Tensión y Corriente de Referencia.Apartarrayos de ZnO. Nº Serie 8221637 Lado Línea de T.

Módulo Superior Fase C.

­80.00

­60.00

­40.00

­20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

­10.

0

­5.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

Tiempo [ms]

Tens

ión

[kV]

­0.00080

­0.00060

­0.00040

­0.00020

0.00000

0.00020

0.00040

0.00060

0.00080

Cor

rient

e de

Fug

a [A

]

TensiónCorriente

40 kV eficaz

Prueba de diagnostico a apartarrayos

Medición de tensión de referencia

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Oscilogramas de Prueba: Tensión y Corriente de Referencia.Apartarrayos de ZnO. Nº Serie 8221637 Lado Línea de T.

Módulo Superior Fase C.

­100.00

­80.00

­60.00

­40.00

­20.00

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00­1

0.0

­5.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

Tiempo [ms]

Tens

ión

[kV]

­0.00150

­0.00100

­0.00050

0.00000

0.00050

0.00100

0.00150

Cor

rient

e de

Fug

a [A

]

TensiónCorriente

60 kV eficaz

Oscilogramas de Prueba: Tensión y Corriente de Referencia.Apartarrayos de ZnO. Nº Serie 8221637 Lado Línea de T.

Módulo Superior Fase C.

­150.00

­100.00

­50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

­10.

0

­5.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

Tiempo [ms]

Tens

ión

[kV]

­0.00200

­0.00150

­0.00100

­0.00050

0.00000

0.00050

0.00100

0.00150

0.00200

Cor

rient

e de

Fug

a [A

]

TensiónCorriente

80 kV eficaz

Prueba de diagnostico a apartarrayos

Medición de tensión de referencia

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109

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Oscilogramas de Prueba: Tensión y Corriente de Referencia.Apartarrayos de ZnO. Nº Serie 8221637 Lado Línea de T.

Módulo Superior Fase C.

­200.00

­150.00

­100.00

­50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00­1

0.0

­5.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

Tiempo [ms]

Tens

ión

[kV]

­0.00200

­0.00150

­0.00100

­0.00050

0.00000

0.00050

0.00100

0.00150

0.00200

Cor

rient

e de

Fug

a [A

]

TensiónCorriente

100 kV eficaz

Oscilogramas de Prueba: Tensión y Corriente de Referencia.Apartarrayos de ZnO. Nº Serie 8221637 Lado Línea de T.

Módulo Superior Fase C.

­250.00

­200.00

­150.00

­100.00

­50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

­10.

0

­5.0 0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

Tiempo [ms]

Tens

ión

[kV]

­0.00800

­0.00600

­0.00400

­0.00200

0.00000

0.00200

0.00400

0.00600

0.00800

Cor

rient

e de

Fug

a [A

]

TensiónCorriente

127 kV eficaz

Prueba de diagnostico a apartarrayos

Medición de tensión de referencia

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Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

APARTARRAYOSLADO REACTOR

APARTARRAYOSLADO LÍNEA DE T. TRANSFORMADOR

DE PRUEBA TES 510DE ALTA TENSIÓN

Disposición del equipo de prueba en Subestación Mazatlán II.(medición de tensión de referencia)

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111

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

ALGUNOS CONCEPTOS DE LOS APARTARRAYOS DE LÍNEA TLA

Transmission Line Arrester/Apartarrayos de Línea de Transmisión

§ Componentes§ Conectador (a la línea)§ Anillo de gradiente§ Terminal a tierra§ Desconectador§ Herrajes de montaje§ Clevis§ Conexión Shunt

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112

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Conexión firme en paralelo o Shunt

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113

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Ventajas delDesconectador

§ Desconectar de la línea§ Indica sobrecargas§ La línea puede ser re­

energizada§ El reemplazo puede planearse

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114

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

Filosofía de la Protecíón con TLA

Control deSobretensiones de

Maniobra

Sobretensiones fase –tierrapara un recierre trifásico de550 kV, en una línea de 200km con una falla previa a tierra

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115

SubdirecciSubdireccióón Tn TéécnicacnicaLAPEMCOORDINACICOORDINACIÓÓN DE AISLAMIENTO:N DE AISLAMIENTO:

Apartarrayos para LApartarrayos para Lííneas de Transmisineas de Transmisióónn

FER

TLA for Switching OvervoltageControl

System voltage: 765 kVRated voltage: 588 kV

Arrester class: ANSI station

IEC class 4

Height: 257”

Weight: 661 lbs.

Added weight 827 lbs.

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116Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

6. Sistemas de aterrizamiento para LT´s

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117Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

EFECTO DE LA RESISTENCIA AL PIE DE LA TORRE

20

0

21

REI g

ρπ

=

g

Ri

II

RR 0=

+

=

g

R

i

II

RR

1

0(Varillas o electrodos

concentrados)

E0 gradiente criticoR0 resistencia medida a baja corrienteRi resistencia para alta corriente.

6. Sistemas de aterrizamiento para LT´s

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118Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

CONSIDERACIONES DE ATERRIZAMIENTO

­ Varillas o electrodos concentrados ycontra­antenas

Resistividad delsuelo

Contenido deagua

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119Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

¿Resistencia de6 Ω?

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120Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

VALORES MEDIDOS DE ρ Y R

Estructura Resistividad Resistencia Resistencia Tipo y condición delN° [Ω m] Calc. [Ω] Medida [Ω] terreno natural

325 708.50 104.0 < 8 Rocoso y Arcilla, húmedo

328 119.00 17.5 < 8 Rocoso y Arcilla, húmedo

334 447.40 66.0 < 8 Rocoso y Arcilla, húmedo

257 407.00 60.0 < 8 Rocoso y Arcilla, húmedo

4 La R calculada considera 2 varillas de 10´ en paralelo.4 Se tiene que mejorar la R en las est. Donde sea mayora 10 Ω, además de determinar la curva característica encada estructura, y si no es posible, medir resistividad.4Apegarse al procedimiento de la esp. CFE, para realizarmediciones de R y ρ.

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121Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

Statistical Calculation Reports

Eve

nts/

Yea

r

Tower 68 136 204 272 340 408

Phase Strikes Back Flashovers Induced Flashovers Arr. Over Rating

TowerPhase Strikes 0.000 0.000 0.000 0.007 0.000 0.039

Back Flashovers 0.000 0.000 0.001 0.000 0.009 0.003Induced Flashovers 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000

Arr. Over Rating 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

COMPORTAMIENTO REAL DE LA LT.

CON ρ MÁS REALES Y EL BOSQUE

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122Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

Model Name: Dd473f5b.TFCalculation: Extended Analysis with Line Voltage and Phasing for EntireLineSelected Towers: 1 to 475Started at: 11/13/01 15:13:04Finished at: 11/13/01 16:28:25Line Length: 122.372 KM

Line Flashover Report­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ Direct Strikes Per Year: 154.040 Back Flashovers: 3.445 Phase Strike/Shielding Failure Flashovers: 2.637 Flashovers From Nearby Strikes: 1.013 Total Outages: 7.095

Direct Strikes Per Year/100 KM: 125.878 Outages/100 KM: 5.798

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

Arrester Report­­­­­­­­­­­­­­­

Arresters Exceeding Rated Energy: 0.006

REPORTE DELCOMPORTAMIENTO REAL DE LA LT.

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123Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

0.000

0.025

0.050

0.075

0.100

0.125

0.150

0.175

0.200

0.225

Statistical Calculation Reports

Eve

nts/

Yea

r

Tower 68 136 204 272 340 408

Phase Strikes Back Flashovers Induced Flashovers Arr. Over Rating

TowerPhase Strikes 0.000 0.000 0.000 0.007 0.000 0.039

Back Flashovers 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000Induced Flashovers 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.000

Arr. Over Rating 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

COMPORTAMIENTO ESPERADO DE LA LT.

CON ρ = 100 Ω­mMejorando el sistema de Tierras

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124Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

Model Name: Dd473f5b.TFCalculation: Extended Analysis with Line Voltage and Phasing for EntireLineSelected Towers: 1 to 475Started at: 11/13/01 15:13:04Finished at: 11/13/01 16:28:25Line Length: 122.372 KM

Line Flashover Report­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­Direct Strikes Per Year: 154.040 Back Flashovers: 0.001 Phase Strike/Shielding Failure Flashovers: 2.637 Flashovers From Nearby Strikes: 1.013 Total Outages: 3.652

Direct Strikes Per Year/100 KM: 125.878 Outages/100 KM: 2.984

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

Arrester Report­­­­­­­­­­­­­­­

Arresters Exceeding Rated Energy: 0.006

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

REPORTE DELCOMPORTAMIENTO ESPERADO DE LA LT.

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125Preparó: FER

Apartarrayos para Líneas de Transmisión TLA

Gracias por suatención

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