Teoria de Cables
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Subestaciones eléctricas
Terminaciones de media tensión
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Terminaciones de media tensión en subestaciones eléctricas-Contenido
Tipo de subestación • Frente muerto• Frente vivo
Conexión del sistema Tipo de cable
• Teoría del cable eléctrico• Nivel de voltaje
Selección de terminación• Dimensiones celda• Tamaño de terminación (dependiendo del cable)• Montaje de terminación
Pruebas eléctricas Cuidados en la instalación Comparación de tecnologías
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Thermal Plant
Nuclear Plant
Hydro Plant
Big plant
Residential
220KV.
/ 220KV,110KV
10KV/ 380V
220KV,110KV/10KV
Underground Distribution Cable / 220V
10KV Distribution
Over Head Distribution Line/ 10KV
Underground Distribution Cable/ 10KV
Generation
220 V Distribution
Electrical Power NetworkElectrical Power Network
10KV Distribution
Transmission
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Subestaciones de frente muerto
Bushing y conectores de codode amp máximo 200 AmpTipo Loadbreak
Conectores de codoFases vivas y neutro
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Subestaciones de frente muerto
Tipo pedestal(Pad mounted) Tipo bóveda subterránea
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Subestaciones de frente vivo
Celdas convencionales
Salida con toroide
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Subestaciones de frente vivo
SubestacionesTipo cabina. Dimensiones de la celda
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Subestaciones aéreas
SAB Alimentación y salida subterránea
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Subestaciones aéreas-tendencia
Llegada invertida
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Terminaciones – otras aplicaciones
Subestación transmisión Conexión red aérea
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SISTEMAS TÍPICOS
WYE (Estrella)
(Sistema con neutro puesto a tierra o protección fase a tierra menor de 1 minuto)
100 %Nivel de Aislamiento
A
BC
DELTA
(Sistema sin puesta a tierrao sin protección fase tierra con liberación de falla a tierra menor de una hora)
133%Nivel de Aislamiento
A
B
C
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La especificación del nivel de aislamiento del cable
debe ser realizada con base a la Tensión Fase-Fase
y el Sistema de instalación.
NIVELES DE AISLAMIENTO
El sistema de protección actuará y liberará la falla Fase-tierra: Según sistema americano
• 100% Level - dentro de 1 minuto
• 133% Level - dentro de 1 hora ( no más )
• 173% Level - tiempo no está determinado
Según IEC 183 guía para la selcción de cales aislados de A.T. se irá al nivel de aislamiento superiorEsto determinará en parte el tipo de cable
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Tipos de Cables
• Unipolar o monopolar
• Tripolar
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Capas de los Cables
• Conductor
• Blindaje del Conductor
• Aislación
• Blindaje de la Aislación
• Semiconductor
• Metálica
• Cubierta externa
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Teoría electromagnética del cable eléctrico
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Pantalla sobre el conducor
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Capas del Cable
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Lineas Equipotenciales
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Métodos de control del campo eléctrico
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Lineas EquipotencialesSistema Geométrico
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Sistema Capacitivo
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Lineas EquipotencialesSistema Capacitivo
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TENSIONES NOMINALES Sistema americano (Fase-Fase)
2.5 kV 92.0 kV
5.0 kV 115.0 kV
Media 8.7 kV 138.0 kV
Tensión 15.0 kV 161.0 kV
25.0 kV 196.0 kV
34.5 kV 230.0 kV
46.0 kV 287.5 kV
69.0 kV 345.0 kV
500.0 kV …
Nota: Media Tensión = 2001 V - 34.5 kV
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Selección de terminación según el tipo de cableCables patrones USA e IEC (nacionales)
• Se tiene cable definido– Según normas USA
– Según normas IEC
– Catálogo local
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Selección de terminal según catálogo
• Tipo de cable y sección o calibre
• Nivel de tensión (tensión de servicio, tensión diseño del cable, tensión de la terminación)
• Tipo de instalación (frente vivo: interior, exterior; frente muerto )
• Características medio ambientales (nivel de contaminación, a.s.n.m.)
• Selección
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Tablas de selección integral
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Verificación dimensional –Hojas técnicas(TAMAÑO DE LA CELDA)
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Verificación dimensional-Hojas técnicasVolatje, sección y diámetro sobre el aislamiento
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Instalación de terminaciones
• Seguridad• Operarios calificados• Herramientas adecuadas• Manual de instrucciones• Limpieza• Supervisión• Veamos un montaje de terminación
autocontraible
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Pruebas Aplicadas A Una Terminación De Media Tensión
Raren
Columna1
2.5 1.6 20 20 10 4.55 3.2 25 25 15 9
8.7 5.5 35 30 25 1515 9.5 50 45 35 2625 16 65 60 55 43
34.5 22 90 80 75 6046 19.5 120 100 100 53
Clase de aislamiento (KV)
Tensión máx a tierra (kV)
Tensión alterna
1min, seco
(kVrms)
10 seg, húmedo (kVrms)
6 h, seco (kVrms)
Ciclo de carga, seco
(kVrms)Columna
6Co
Columna 2
Columna 3
Columna 4
Columna 5
Pruebas dieléctricas de terminaciones en cables de aislamiento extruído (IEEE Std. 48)
Comparación de distintos Estándares
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Ensayos Eléctricos después de instalación*NTP 370.255-1 y 2
Aplicar tensión contínua de 4Uo durante 15 minutos
Como alternativa y por acuerdo entre fabricante y comprador:
a) Ensayo de 5 minutos con la tensión alterna del sistema apli- cada entre conductor y pantalla metálica, ób) Ensayo de 24 horas con operación normal del sistema
*Ensayos para instalaciones nuevas
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CASOS DE FALLASTerminaciones
• Preparación del Cable ( ~ 90%)
• Instalación Incorrecta (~ 6 % )
• Apoyos, Fijación Incorrecta ( < 1% )
• Otras Influencias ( Tormentas ) ( ~ 3% )
• Desconocidas ( < 1% )
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FALLAS COMUNES Y RECOMENDACIONES FINALES
No se retiró semiconductor Medidas erróneas.No control del campo
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FALLAS COMUNES Y RECOMENDACIONES FINALES
Tubo de control mal ubicado
Falla en el montaje mismo.No se cubrió resorte con cinta de vinilo
Cinta de silicona mal aplicada
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FALLAS COMUNES Y RECOMENDACIONES FINALES
Mala prensada del conector
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FALLAS COMUNES Y RECOMENDACIONES FINALES
Corrosión del conectorterminal
Corrosiónde la líneade tierra
Perforaciónpor aire dentrode la terminación
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FALLAS COMUNES Y RECOMENDACIONES FINALES
Falla por radio de curvatura menor alespecificado
Coloración de la silicona.Fenómeno estétitico. No cambio de propiedadesEléctricas y físicas
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Corte profundode Cuchillo
Origen de la Falla fue
Corte con CuchilloCuando se retiró la
capa semiconductora del cable
Capa Semiconductora
del Cable
Tubo de Aislación Exterior
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CONCLUSIÓN
• Lea primero las Instruciones
• Es necesario una perfecta preparación y limpieza del cable
- Entrenamiento
- Práctica
- Un equipo de Trabajo ( Team )
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Porcelana
Tecnologías y materiales Disponibles
CintasGoma EPR y
Silicona
SILICONA Autocontraíble (Contraíble en Frío)
EVA - Termocontraíble
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TERMINACIONES AUTOCONTRAÍBLES
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Ejemplo de Terminaciones Contraíbles en frío (Autocontraíbles)
Joslyn JPT & Plymouth/Bishop ColdTerm
3M™ QT-II Termination 3M™ QT-III Termination
Plymouth Joslyn
SiliconeTape Top Seal
SiliconeTape Top Seal
Pull Tabs
Integrated 1-Piece
SiliconeGrease Silicone
Grease
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Terminación Autocontraíble INSTALACIÓN QTIII
Aplicar sello masticSobre corte chaqueta de cable
Instalación tomatierra
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Instalación del terminal
Instalación de la terminaciónRetirando núcleo
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Instalación completa
Terminación exterior(con polleras)
Terminación interior(Tubular, sin polleras)
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Terminación Autocontraíble de Silicona (VyD)
- Mayor Costo
- Centro de nylon desechable
+ Menor tiempo de instalación
+ Fácil de instalar. Menor dependencia del instalador
+ Sistema monotubular (todo en uno). Amplio rango de aplicación
+ Sello y campanas incorporados
+ Presión constante sobre cable y terminal (Sello clase 1A)
+ Material de silicona se comporta estable en todo tipo de ambientes
+ No requiere de fuego o calor ni necesita de accesorios (Seguridad)
+ Puede ser energizada inmediatamente
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Tendencias en Redes
a nivel Global:
– Aumento de niveles de tensión. Cambio de 15 kV a niveles superiores.
– Incremento de demanda de electricidad, mejorando la red existente.
– Outsorcing para instalaciones.– Expansión global de Cías. de Distribución eléctrica – Cambio de líneas aéreas a subterráneas– Cambio de tecnología de cables: PILC a XLPE– Grandes fabricantes de cables europeos (Pirelli, Nexans,
Prysmium) recomiendan y ofrecen tecnología Autocontraíble.
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Evolución en el uso de Tecnologías
Terminaciones
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1990 2005
Push on
Cold Shrink
Heat Shrink
Uniones
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
1990 2005
Others
Push on
Cold Shrink
Heat Shrink
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3Innovación