Coordinacin de aislamiento es la seleccin de la tensin soportada normalizada de los equipos teniendo en cuenta las sobretensiones que pueden aparecer, as como los medios de proteccin que se pueden instalar y las condiciones ambientales de la zona, para obtener un riesgo de fallo aceptable.

Sobretensin es la tensin anormal existente entre dos puntos de una instalacin elctrica, fase y tierra o entre fases, cuyo valor pico es superior al valor pico de la mxima tensin de operacin normal de un equipo (Vm) o sistema (Vs).

Las sobretensiones estn divididas entres grupos segn su origen: Sobretensiones por Frecuencia Nominal (Sobretensiones Temporales) Sobretensiones por Conexin y Desconexin (Sobretensiones de Maniobra) Sobretensiones por Descargas Atmosfricas Las dos primeras se consideran de origen interno y la tercera de origen externo.

Los valores en p.u. de las amplitudes de las sobretensiones estarn referidos al valor pico fase-tierra de la tensin ms elevada del sistema (Vs), as:

Debido a que una sobretensin tiene un carcter aleatorio y variable en el tiempo es difcil de caracterizar, por lo que sus parmetros tales como: duracin, amplitud y efectos en el sistema son slo una aproximacin estadstica. Los riesgos que una sobretensin representa desde el punto de vista del aislamiento son, por ejemplo, disfuncionamientos por la destruccin del material y en consecuencia, la no continuidad del servicio elctrico

Las tensiones y sobretensiones en funcin de la forma de onda y tiempo de duracin se clasifican como:

Tensiones permanentes. Sobretensiones temporales. Sobretensiones de frente lento. Sobretensiones de frente rpido. Sobretensiones de frente extra rpido.

Ambas clasificaciones pueden corresponder entre s, es decir que las sobretensiones a frecuencia industrial abarcan a sobretensiones continuas y temporales, as como las de maniobra corresponden a las de frente lento y las de tipo atmosfrico a las de frente rpido, sin ser esto cierto en el cien por ciento de los casos.

Sobretensin de Baja Frecuencia:

Es de larga duracin y se origina con una frecuencia igual o prxima a la de operacin. Este tipo de sobretensiones se divide en:

Tensin permanente a frecuencia industrial Sobretensin temporalTensin permanente a frecuencia industrialTensin a frecuencia de operacin, con un valor eficaz constante, y aplicada permanentemente.

Sobretensin temporalSobretensin de frecuencia industrial y duracin relativamente larga.

Estn asociadas principalmente a prdidas de carga, fallas a tierra y resonancia de diferentes tipos.

Efectos de resonancia Efectos de ferrorresonancia

Fallas a tierra.La falla ms comn en los sistemas de potencia es el cortocircuito monofsico, es decir, una falla entre fase y tierra. Siendo menos probables las fallas bifsicas o trifsicas en las que la tierra no est involucrada.

Rechazo de carga.Un rechazo de carga podra suscitarse ante una operacin indebida de un disyuntor, dando como resultado la elevacin del voltaje en todo el sistema.

Resonancia y Ferrorresonancia

El fenmeno de resonancia ocurre cuando un circuito que est conformado por inductores y capacitores lineales es alimentado por un voltaje con una frecuencia aproximadamente igual a la frecuencia natural del sistema, en este caso existe un nico punto de resonancia.La Ferrorresonancia es un fenmeno de resonancia no lineal, es decir cuando se tiene por ejemplo una inductancia variable lo cual ocasionar que se puedan presentar varios puntos de resonancia y por ende una mayor probabilidad de ocurrencia. Este tipo de fenmeno puede afectar a las redes elctricas puesto que provoca la presencia de armnicos anormales y sobretensiones transitorias o permanentes que ponen el peligro al material elctrico.

Es as que de acuerdo al origen de la sobretensin se definen sus parmetros caractersticos como: amplitud, forma de onda y duracin.

Las amplitudes de las sobretensiones temporales no deben exceder el 1.5 p.u. y su duracin debe ser menor de 1 seg.

En la coordinacin de aislamientos estas determinan las caractersticas nominales de los descargadores y los niveles de proteccin factibles. Puede ser amortiguada o dbil-mente amortiguada. Segn la causa, su frecuencia puede ser distinta o igual a la frecuencia de operacin de la red.

Sobretensin TransitoriaEs de corta duracin (algunos milisegundos), y muy amortiguada.Puede estar seguida por una sobretensin temporal; en tal caso ambas sobretensiones se analizan como sucesos separados. Estas sobretensiones se dividen a su vez en:

Sobretensin de frente lento Sobretensin de frente rpido Sobretensin de frente muy rpido

Sobretensin de Frente LentoOscilatoria, con un tiempo a la cresta comprendido entre 20 y 5000 s, y un tiempo de cola igual o inferior a 20 ms.

Sobretensin de Frente Rpido Unidireccional, con un tiempo a la cresta comprendido entre 0.1 y 20 s, y un tiempo de cola igual o inferior a 300 s.

Sobretensin de Frente muy Rpido Generalmente oscilatoria, con un tiempo a la cresta inferior a 0.1 s, una duracin total inferior a 3 ms, y oscilaciones de frecuencias de hasta 100 MHz.

Sobretensin por Conexin y Desconexin (sobretensin por maniobra)Las sobretensiones de maniobra estn asociadas a todas las operaciones de maniobra o sbitas modificaciones en la topologa de la red elctrica, tales como: energizacin y re-cierre de una lnea, inicio y despeje de fallas, rechazos de carga y establecimiento o interrupcin de corrientes capacitivas o inductivas. As como tambin por descargas atmosfricas sobre las lneas de transmisin en un punto alejado a la subestacin. Todos estos eventos provocan fenmenos transitorios que se traducen en una onda de sobretensin que se caracteriza por tener un frente de onda de algunas decenas a miles de microsegundos.

Sus altas amplitudes estn generalmente en el rango de 2 a 4 p. U. Dependiendo mucho de los valores reales de diseo del sistema y de los medios para limitarlos.

La forma de onda puede variar mucho pero puede ser representada por una onda de algunos cientos a algunos miles de ciclos, superpuesta en una onda a frecuencia industrial, o por una onda doble exponencial con un tiempo de frente de 10 a 1000 us.

La Figura muestra la forma de onda tpica de una Sobretensin deConexin y desconexin.

Adems, este tipo de sobretensiones son de mayor magnitud que las sobretensiones temporales.Sobretensin por Descargas AtmosfericasSon debidas a una descarga atmosfrica, tienen una duracin muy corta y una amplitud que puede ser varias veces la tensin de pico nominal.La importancia de las sobretensiones atmosfricas crece conforme disminuye la tensin nominal de los componentes afectados por el rayo. El valor de las sobretensiones que se pueden producir en una red de distribucin originadas por un rayo es tan elevado frente al valor de la tensin nominal de la red que tanto el nivel de aislamiento de los componentes como la seleccin y coordinacin de protecciones se realiza teniendo en cuenta el efecto de las sobretensiones atmosfricas.

Un rayo puede originar una sobretensin que termine provocando un fallo en la lnea area afectada o que se propague por la lnea y pueda provocar una avera en algn otro equipo.

La aparicin de una sobretensin de origen atmosfrico en una lnea area puede ser debida a uno de los mecanismos siguientes La descarga cae sobre un cable de tierra o un poste, en ambos casos una parte de la corriente del rayo termina propagndose a tierra donde originar sucesivas reflexiones que pueden dar lugar a una tensin superior a la rigidez dielctrica del aislamiento entre el poste y alguno de los conductores de fase La descarga cae sobre un conductor de fase debido a un apantallamiento insuficiente del cable de tierra o a la inexistencia de ste; se produce una falta si la onda de tensin supera la rigidez dielctrica del aislamiento La descarga cae en las cercanas de una lnea area, pudiendo inducir en sta tensiones superiores al nivel de aislamiento.

Sin embargo, todava existen muchos puntos sobre los que no hay un conocimiento suficientemente preciso; probablemente, los ms importantes sean la propia naturaleza del rayo y los principales parmetros que describen su comportamiento.

En fin en una subestacin la incidencia de una descarga atmosfrica podra darse de dos maneras. La primera es considerar la cada del rayo dentro del patio de la subestacin afectando directamente a los equipos y la otra es que el rayo incida sobre la lnea de transmisin asociada a la subestacin, en cuyo caso, se forman olas de sobretensin que se propagan a travs de las lneas hasta alcanzar los equipos. En la prctica, que una descarga atmosfrica incida dentro de la subestacin es un evento muy poco probable, debido a que su rea de exposicin es relativamente pequea, adems de tener el sistema de apantallamiento.

Cmo se producen las sobretensiones?

1. A) y B) Descargas atmosfricas directas.2. Descargas atmosfricas en lugares prximos.3. Descargas atmosfricas en lugares alejados.4. Sobretensiones de conmutacin.

TENSIONES PICO DE FASE PARA SOBRETENSIONES

DESCARGADOR DE SOBRETENSIN

Un descargador es un dispositivo para llevar a tierra las descargas elctricas asociadas a los sobrevoltajes producidas por descargas atmosfricas y por la operacin de interruptores, eliminando as los sobrevoltajes y evitando que daen el aislamiento del equipo y las instalaciones elctricas. Con el circuito elctrico el cual protege, en condiciones normales, el descargador debe comportarse como un aislador, al aplicarse un sobrevoltaje de una cierta magnitud, debe convertirse en conductor. Por ltimo, al desaparecer ese sobrevoltaje, el descargador debe convertirse de nuevo en aislador, interrumpiendo la corriente que se ha establecido a travs de l.

NIVELES DE AISLAMIENTO Para tensiones de 52 a 245 KV tensiones soportadas a la frecuencia industrial y al impulso atmosfrico.

Para tensiones de 300 a 765 KV tensiones de impulsos atmosfricos

Clculo de la coordinacin de aislamientoLa coordinacin empieza con la estimacin de los diferentes tipos de sobretensiones que someten a esfuerzo el aislamiento; a partir de este dato los niveles de aislamiento pueden ser determinados por los mtodos convencionales o estadsticos.

FACTORES DE CORRECCIN DE LOS NIVELES DE AISLAMIENTODebido al cambio de la densidad del aire por la altura sobre el nivel del mar, es necesario corregir el aislamiento externo de los equipos para as lograr una debida coordinacin de aislamientos. Dicha correccin se hace para alturas mayores a 1000 metros (a equipos sumergidos en aceite no se les corrige por altura). Adems las tensiones de flameo sobre superficies aislantes cambian con la humedad relativa, lo cual implica una correccin adicional a los niveles de aislamiento.

CONCLUSIN:Sobretensin se puede definir como la Tensin anormal existente entre dos puntos de una instalacin elctrica, superior al valor mximo que puede existir entre ellos en servicio normal.Sobretensin frecuencia nominal es la sobretensin entre fase y tierra o entre fases en un lugar determinado de la red, de duracin relativamente larga y que no esta amortiguada, o solo lo esta dbilmente. Sobretensin tipo maniobra es la sobretensin entre fase y tierra o entre fases en un lugar determinado de la red debida a una maniobra, defecto u otra causa y cuya forma puede asimilarse, en lo relativo a la coordinacin de aislamiento, a la de los impulsos normalizados utilizados para los ensayos de impulso tipo maniobra. Sobretensin tipo rayo es la sobretensin entre fase y tierra o entre fases en un lugar determinado de la red debido a una descarga atmosfrica u otra causa y cuya forma puede asimilarse, en lo relativo a la coordinacin de aislamiento, a la de los impulsos normalizados utilizados para los ensayos de impulso tipo rayo. ANEXOS

Clases, formas de onda y tiempos caractersticos de sobretensiones

BIBLIOGRAFIA: http://novella.mhhe.com/sites/dl/free/8448166973/572353/Presentacion_autores_9788448166977.pdf http://www.obo-bettermann.com/downloads/es/kataloge/uss_info_es.pdf http://www.angelfire.com/nc2/misdocumentos/subestacion/datosycalculos.html http://books.google.com.ec/books?id=GEAEm88Mc34C&pg=PR9&lpg=PR9&dq=coordinacion+de+aislamiento,+sobretension+por+conexion+y+desconexion&source=bl&ots=At1y6oz04H&sig=tr9BK7V87WGlXWB1SknpI3sgPQE&hl=es&ei=MVNeS_WRA4GYtgeLr5ykAg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=2&ved=0CAoQ6AEwAQ#v=onepage&q=&f=false http://www.tesisenxarxa.net/TESIS_UPC/AVAILABLE/TDX-1112101-103704//Capitulo_1.PDF