Distancias en una subestación.

Esto se refiere al dimensionamiento de las distancias entre parte vivas, que se requiere en instalaciones de subestaciones.

La determinación de éstas dimensiones, se efectúa por medio del cálculo de las distancias eléctricas entre las partes vivas del equipo y entre éstas y las estructuras, muros, rejas y el suelo, de acuerdo al siguiente orden:

a) Distancias entre fases (partes rígidas y partes flexibles).b) Distancias entre fase y tierra (partes rígidas y partes flexibles). c) Distancias de fuga para equipos de patio.d) Altura de los equipos sobre el nivel del suelo. e) Altura de las barras sobre el nivel del suelo.f) Altura de remate de la línea de transmisión de llegada o salida a la

subestación.

CRITERIOS DE DISEÑO

•Previamente se debe tener claro la clase de aislación de los equipos y el BIL de diseño de la subestación (ambos parámetros corregidos según la altura sobre el nivel del mar de instalación de la subestación).

•En caso de que la subestación se encuentre instalada a una altura mayor a 1000 metros sobre el nivel del mar, entonces las distancias eléctricas calculadas deberán ser corregidas de acuerdo a la siguiente ecuación:

•Para el cálculo de las distancias entre fases y entre fase y tierra, las distancias mínimas deben mantenerse para una desviación máxima de 30° de la cadena de aisladores conrespecto a la vertical.

Distancia mínima fase tierra para partes rígidas (dftr )

Para esto se requiere conocer la tensión nominal entre fases y el nivel básico de impulso (BIL) de diseño de la subestación.Este valor se obtiene de la Tabla 5 de la Norma ANSI C37.32 o bien de la Tabla 32-1 de la Norma NEMA SG-6.Sea este valor igual a dftr .

Distancia mínima fase fase para partes rígidas (dffr )

Para esto se requiere conocer la tensión nominal entre fases y el nivel básico de impulso (BIL) de diseño de la subestación. Este valor se obtiene de la Tabla 5 de la Norma ANSI C37.32 o bien de la Tabla 32-1 de la Norma NEMA SG-6. Sea este valor igual a dffr

DISTANCIAS MÌNIMAS APLICABLE A PARTES FLEXIBLES

En el diseño de una subestación, se tiene que las partes flexibles son las cadenas de aisladores que soportan los puentes de unión de las secciones de barras y las cadenas que soportan las bajadas de los conductores hacia los equipos. Para este tipo de cálculo, se tienen dos tipos de distancias:

Distancia mínima fase fase para partes flexibles (dfff )

Si la cadena de aisladores tiene un longitud L, entonces la distancia fase fase para partes flexibles estará dada por (Ver figura 1):

Distancia mínima fase tierra para partes flexibles (dftf )

Si la cadena de aisladores tiene un longitud L, entonces la distancia fase tierra para partes flexibles estará dada por:

DISTANCIAS DE FUGA PARA EQUIPOS DE PATIO Para el cálculo de la distancia de fuga de los aisladores de los equipos de patio, se requiere conocer previamente el grado de contaminación del ambiente en que se encuentran los aisladores. Con esta definición y de acuerdo a lo indicado en la Norma IEC 815, se define la distancia de fuga unitaria a considerar para el cálculo. La distancia de fuga para los equipos de patio queda determinada por la siguiente expresión:

Donde: Vmax: voltaje máximo entre fases (kV) D f 0: distancia de fuga unitaria en mm/kV segun IEC 185 d: densidad relativa del aire kd: factor de corrección de acuerdo al diametro del aislador

Aisladores con polleras regulares Aisladores con polleras irregulares

DISTANCIAS MÍNIMAS DE SGURIDAD

Distancia mínima base soporte de equipos sobre el nivel del suelo La altura mínima de la base de los aisladores que soportan las partes vivas de los equipos, no deberá ser menor a 2300 mm., que es la altura promedio de una persona con el brazo levantado.

Distancia mínima partes vivas al suelo

Altura de los equipos sobre el nivel del suelo (hs) Esta altura se considera también como el primer nivel de barras hs (ver figura 4). En esta definición se encuentran los equipos como pararrayos, transformadores de medida, trampas de onda, desconectadores e interruptores. La altura mínima hs de las partes vivas sobre el nivel del suelo, en ningún caso deben ser inferiores a 3 metros, a no ser que se utilice una barreara de protección aislada. En general , para cualquier equipo, la altura mínima de sus partes vivas se calcula de acuerdo a la siguiente expresión válida hasta 1000 m.s.n.m. (en caso contrario se deberá aplicar elfactor de corrección respectivo):

donde Vmax es la tensión máxima de diseño del equipo de que se trate, expresada en (kV).

Altura de las barras sobre el nivel del suelo (hb) La altura de las barras sobre el nivel del suelo, considera la posibilidad de que al pasar un persona por debajo de las barras, ésta reciba la sensación del campo eléctrico.

Esta definición se encuentra normada en el código americano NESC, en cuya versión de 1993 se establecen valores de gradientes de tensión con un 10% de probabilidad de que el personal tenga la sensación de la existencia del campo eléctrico bajo las barras. La expersión que determina la altura hb de las barras, considerando el efecto del campo eléctrico, es la siguiente:

donde Vmax es la tensión máxima de diseño expresada en (kV).

Altura de remate de las líneas de transmisión en la subestación (hl) Los conductores de las líneas de transmisión que llegan o salen de una subestación, no deben rematar a una altura hl inferior a 6 metros. Dicha altura, indicada en la figura, se puede obtener a aprtir de la siguiente expresión:

donde Vmax es la tensión máxima de diseño expresada en (kV). Esta definición es aplicable a subestaciones con tensiones mayores a 69 kV.

Distancias de seguridad para maniobras de personal Se entiende como distancias mínimas de seguridad, a los espacios libres que se deben conservar en las subestaciones para que el personal pueda circular y efectuar maniobras, sin que exista riesgo para sus vidas. Las distancias de seguridad a través del aire está formadas por dos términos, el primero corresponde a la distancia mínima fase tierra y el segundo término depende de la talla media de los operadores según se muestra en la figura 5. Estas distancias se pueden expresar por las siguientes relaciones:

donde: dh: la distancia horizontal (en metros) que se debe respetar en todas las zonas de circulación. dv: es la distancia vertical (en metros) que debe respetarse en todas las zonas de circulación. Esta distancia nunca debe ser menor a 3 metros. d ft: es la distancia mínima de fase a tierra correspondiente al BIL de la zona.

Dimensiones medias de alcance de un operador

Zona de circulación de vehículos En las subestaciones grandes existen, debido a la necesidad de maniobras de operación y labores de mantención, zonas de circulación de vehículos. Los espacios para la circulación de éstos vehículos están definidos para un alcance horizontal a las partes vivas de 0,7 metros mayor que la de fase a tierra y un alcance vertical a las partes vivas por lo menos igual a la distancia base para conexiones rígidas. En el caso de barras flexibles esta distancia será igual a la distancia base mas 0,5 metros para absorver los movimientos de los cables (ver figura 6). De acuerdo a lo anterior se tendrá que lasdistancias para la zona de circulación de vehículos está dada por las siguientes expresiones:

El espacio parta la circulación de vehículos con cargas pesadas se determina tomando en cuenta las dimensiones exteriores del vehículo de mayor tamaño que se piense utilizar, incluido el transformador mas voluminoso que se instale en la subestación.

DISTANCIA DE VEHICULOS A PARTES VIVAS

Zonas de trabajo Durante las mantenciones a efectuar en una subestación, una vez desconectado los interruptores y desconectadores (pero no las secciones contiguas), el operador debe realizar la labor de mantención con plena seguridad. En estos casos las distancias de seguridad para las zonas de trabajo se detrminan de igual forma que que en los casos anteriores, o sea, sumando la distancia base mas una longitud como se indica en las siguiente ecuaciones:

En los casos en que, por alguna razón, no se puedan lograr las distancias mínimas de seguridad, todas las partes vivas de la sección deben aislarse del contacto humano por medio de barreras de protección que impidan los acercamientos peligrosos.