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actualización del “manual de laboratorio de alta tensión”

1. na IA 1 000 Tensi n M xima de medida kV IM 900 Relaci n 720 5 1 Capacitancia unidad pF 652 3 Capacitancia unidad bT nF 468 0 Terminal de acople 75 Resistencia de amortiguamiento Q 100 10 Tiempo de respuesta ns lt 100 Altura m 3 5 El valor de las resistencias tanto de frente R como de cola R para los diferentes tipos de impulso se obtiene de acuerdo a e Para impulso atmosf rico Ry n Rpojas ResTERILLA 7 1 n RazuLes 7 2 e Para impulso maniobra Ry n Rpojas ResTERILLA 7 3 n RAMARILLAS 7 4 La capacitancia del equipo se encuentra teniendo en cuenta que los condensadores se descargan en serie por lo tanto c 7 5 FS 7 5 Donde n corresponde al n mero de etapas del GI 69 3 Procedimiento 3 1 Efectuar los ajustes necesarios para generar una onda de tipo impulso atmosf rico IA seg n el montaje mostrado en la fig 7 3 3 2 Registrar las condiciones del laboratorio y tomar los datos necesarios en la hoja de registro de datos 3 3 Aplicar un impulso de polaridad positiva y otro de polaridad negativa a la misma tensi n de carga por etapa 3 4 Efectuar los ajustes necesarios para generar una onda de tipo impulso atmosf rico recortada IAR El tiempo de recorte se fijar durante la pr ctica 3 5 Aplicar un impulso de polaridad positiva a la misma tensi n de carga por etapa fijada en el numeral 3 3 6 Ef
2. Tiempo de carga s Osciloscopio Tipo Tipo Atenuaci n Atenuaci n Escala vertical V div Escala horizontal us div Escala vertical V div Forma de onda normalizada Forma de onda normalizada Tiempo de frente us Tiempo de frente us Tolerancia Tolerancia Tiempo de cola us Tiempo de cola us Tolerancia Tolerancia Forma de onda medida Forma de onda medida Polaridad Polaridad Tiempo de frente ms Tiempo de frente us Oscilograma Oscilograma Tiempo de cola ms Tiempo de cola us Oscilograma Oscilograma Divisor de tensi n Divisor de tensi n Tipo Tipo Relaci n Relaci n Unidad de AT pF Unidad de AT pF Unidad de bt nF Unidad de bt nF Terminal de acople Terminal de acople Resistencia Espinter metro Di metro cm Separaci n mm Tiempo de Ajustado recorte us Medido Oscilograma Resistencia Q 71 Bibliograf a RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 CASTELLANOS ZAMBRANO Henry Dalid Tensi n de chispa para distancias de aislamiento hasta de un metro con impulsos de polaridad positiva utilizando electrodos punta punta y punta placa Tesis de Maestr a en Potencia El ctrica Bucaramanga Universidad Industrial
3. e 59 9 _ q y h y h AG RIA 7 24 Donde q carga equivalente por unidad de longitud en el conductor C m d h coordenadas del conductor d h coordenadas de la imagen del conductor Si el campo se calcula al nivel de la tierra y 0 E 0 solo se tiene en cuenta la componente en y calculada de la siguiente manera Tren L x d hk Para sistemas polif sicos el campo resultante en cada punto del espacio es un campo el ctrico el ptico rotacional Sin embargo a nivel de tierra la elipse se degenera y el campo es perpendicular al plano de tierra En la zona entre 0 y 2 metros sobre el nivel de la tierra la componente vertical del campo el ctrico es uniforme y la componente horizontal es despreciable En la mayor a de los casos el efecto del cable de guarda no es notable de tal manera que en los c lculos se puede despreciar El valor del campo inicialmente es uniforme pero se distorsiona con la presencia de objetos dentro de l dependiendo de la capacitancia que originen tama o forma etc En este caso se analiza un campo adicional migraci n de cargas hacia objetos inmersos dentro del campo original Se tiene un nuevo campo perturbado E compuesto por el original Eo por el adicional Para el caso de una esfera conductora E gt 3 Eo Se han realizado estudios con los cuales se ha detectado que el umbral de percepci n del campo el ctrico por las personas es de aproximadament
4. 190 3 18 2 2 Ley de Paschen Los fen menos de disrupci n en los gases tambi n se describen a trav s de la ley de Paschen obtenida experimentalmente en 1889 en donde la tensi n de chispa es una cantidad que depende del producto de la presi n por la distancia entre electrodos V f pd 3 19 Vp es la tensi n de chispa y analiticamente se puede expresar de acuerdo Bpd Vp 3 20 Apd In 1 2 In 38 Vb m n PA m n pd Figura 3 7 Relaci n entre la tensi n de chispa y el producto pd seg n Paschen Tomado de 1 Con un valor de tensi n relativamente alto existen dos valores para la ruptura en el gas De igual manera existe un valor de pd para el cual se tiene el siguiente valor m nimo de tensi n de ruptura V 2 718 7 1 2 3 21 bmn A n 3 A continuaci n en la tabla 3 2 se muestran valores medidos en la pr ctica de las constantes de chispa Vuom n Y para el aire y para el SFe Tabla 3 2 Valores constantes m nimos para la ruptura diel ctrica en algunos gases Gas Vb m n V PA m n Torr cm No 240 0 65 Aire 325 0 55 SFe 507 0 26 La ley de Paschen y la teor a de Townsend describen de manera diferente el comportamiento de las descargas el ctricas en gases 3 Procedimiento 3 1 Revisar la teor a de las descargas el ctricas en gases Townsend y Paschen 3 2 Encontrar el E p eritico para el aire
5. permiten unos porcentajes de tolerancia para ensayos mostrados a continuaci n T 1 2 30 us T2 50 30 us Se deben distinguir estas diferencias de los errores de medici n que son las diferencias entre los valores realmente medidos y los valores verdaderos El impulso atmosf rico recortado normalizado es un impulso recortado mediante un explosor gap exterior en su cola entre 2 y 5 us Otros tiempos de corte pueden ser especificados para algunos casos especiales Ya que los impulsos de tensi n son referenciados de T T2 entonces la onda 1 2 50 es la aceptada actualmente como la onda impulso atmosf rico con sus respectivas tolerancias Impulso maniobra La onda de sobretensi n cuyo tiempo de frente convencional es superior a 10 microsegundos se clasifica como sobretensi n de maniobra Las caracter sticas de una onda de maniobra implican algunos par metros adicionales que se indican a continuaci n y que se ilustran en la fig 7 4 El tiempo de pico es el lapso entre el origen real y el instante en que la tensi n alcanza el valor de cresta El tiempo hasta la cola To es el lapso entre el origen real y el instante en que la tensi n alcanza la mitad de su valor de cresta El tiempo por encima de 90 es el lapso durante el cual la tensi n excede 90 de su valor de cresta 64 0 55 qn _ t Figura 7 4 Onda de impulso maniobra Tomado 1 El impulso de maniobra normaliz
6. D NTE NO O E m s importantes A A o o odiar Procedemento capir de iots factores recen mw 9 oma 19 emn cbo oa me io tara ce ngia pote camet spase otea informaci n y meaa megin er 2 mae 11 Om en NTC 278 y NTC DN waus m raser DA suie on eta anya GA DENES Tesi omae ore Y Temin seraa 2 6 viiren ni b on ein RN maca amg ic Kion de 13 mm con electrodos go honge pometa e on s em comem o pardas ca Das co 2 COLOMBO DE NORAULIACI N Y CERTECIC N Bacronenis da anano on siecrosca AA A Drama 00 4 suo Corcagua Edelca an ln Monica de la a a rai n 2 ad Bucaramanga AAA Fuente Autores 2011 En el anexo A se presenta el manual completo del Laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander 42 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 6 CONCLUSIONES Proveer cada pr ctica de marco te rico ay
7. 2 1 3 Donde 8 854x10 F m i 1 2 3 n conductores ri radio del conductor si hay conductores haz corresponder al req del haz ammm Figura 1 2 Distribuci n geom trica de una fase con n conductores en haz 17 req R 1 4 Donde r radio de cada subconductor n n mero de subconductores en el haz R radio geom trico del haz radio equivalente de la fase El radio geom trico del haz R se encuentra utilizando la siguiente expresi n B kar 1 5 2sen 7 Donde B separaci n entre dos subconductores consecutivos en un haz 1 2 3 n conductores Para un sistema trif sico el vector de diferencia de potenciales est dado por Vi 1400 V Va 141200 1 6 V3 12 120 Donde V tensi n de l nea del sistema kV Por inversi n de la matriz de coeficientes de potencial se obtiene la matriz de coeficientes de capacitancias c P 1 7 Con la cual finalmente se halla el vector de las cargas de acuerdo a la ecuaci n 1 1 Una vez determinadas las cargas por unidad de longitud la intensidad del campo el ctrico se calcula utilizando el teorema de Gauss 1 8 2 18 Donde p es la distancia desde el conductor hasta el punto en el cual se desea calcular el campo el ctrico Se asume que la carga se concentra en el eje del conductor como una carga lineal y se calcula el ca
8. Caracter sticas h s n m ambientales Temperatura inicial Humedad inicial Temperatura final Humedad final Caracter sticas el ctricas Tensi n de prueba kV Tiempo de prueba m Corriente de fuga mA Distancia del borde del guante al nivel del agua cm Resultado de la prueba Guante derecho APROB NO APROB Guante izquierdo APROB NO APROB Inspecci n de las superficies del guante SE APROBARON NO SE APROBARON Observaciones 97 5 Bibliograf a INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION Higiene y Seguridad Guantes Aislantes de la Electricidad NTC 2219 Bogot D C El Instituto 2000 VARGAS E Pruebas de tensi n de ruptura diel ctrica en equipos de protecci n personal para operadores de l nea viva UIS Tesis Pregrado 2009 ASTM D 120 02a Standard Specification for Rubber Insulating Gloves New York 2006 ASTM F 496 Standard Specification for in service Care of Insulating Gloves New York 2006 ASTM F 696 Standard Specification for Protectors for Rubber Insulating Gloves and Mittens New York 2006 ASTM F 1236 Standard Guide for Visual Inspection of Electrical Protective Rubber Products New York 2006 98 PR CTICA No 12 PRUEBAS DE RIGIDEZ DIEL CTRICA A ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL Parte Il Cascos aislantes de electricidad 1 Objetivos 1 1 Probar las caracter sticas el ctricas de los elementos de protecci n personal casco
9. V50 o 1 2 4 7 Donde V50 o tensi n de chispa a condiciones normalizadas o est ndar kV factor de correcci n por densidad del aire k2 factor de correcci n por humedad De esta forma se puede obtener la tensi n normalizada teniendo la tensi n a condiciones de laboratorio V50 4 8 45 Exponentes m y w Los exponentes m y w que corresponden a los factores de correcci n atmosf rica dependen del tipo de predescarga esto se tiene en cuenta a trav s del par metro adimensional g Ve _ 97 50015 500L a Donde Ve Tensi n de descarga disruptiva del 50 medido o estimado a las condiciones atmosf ricas actuales en los casos que no se pueda estimar se asume 1 1 veces la tensi n de prueba kV L distancia m nima de descarga m k par metro que depende del tipo de tensi n de prueba fig 4 1 densidad relativa del aire Va Tensi n de descarga disruptiva del 50 a condiciones estandarizadas Los valores de los exponentes m y w dependen nicamente de g independientemente de la configuraci n electr dica de separaci n interelectr dica y de la naturaleza del impulso Los valores de m y w se pueden encontrar por medio de la fig 4 2 de acuerdo a las siguientes expresiones Tabla 4 3 Valores de m y w en funci n del par metro g Exponente Valor Rango 90 02 9 lt 0 97 1 g gt 0 97 w 1
10. a Obtener el valor prospectivo de la tensi n Obtener tiempo de frente y de cola de la onda Esto se efect a sin conectar el DPS b Conectar el DPS y aplicar tantos impulsos cuantos sean necesarios para registrar las siguientes caracter sticas Tensi n de descarga en kV y su tiempo de descarga en us Onda de corriente Valor m ximo en A y tiempo de cresta Tiempo de ca da al 50 de su valor m ximo Para el DPS de ZnO Valor de la tensi n de sellado en kV y tiempo a tensi n de sellado en ps 3 4 Cada grupo trabajar con una tensi n igual a 3 33 veces la tensi n de cebado m nima seg n observaci n inicial sobre el DPS de SiC Impulsos de polaridad positiva o negativa 3 5 Indicar los resultados de acuerdo con el an lisis de los registros de las ondas en la hoja de datos obtenidos 87 3 6 Indicar en forma tabulada los valores indicados en el procedimiento 3 7 Efectuar un an lisis comparativo de los resultados de acuerdo con el tipo de DPS Cs Figura 10 1 Montaje para ensayos con impulso atmosf rico 4 Equipo utilizado e Divisor de tensi n Tipo Capacitivo amortiguado Unidad de AT 652 3 pF Unidad de bt 468 0 nF Relaci n 720 5 1 e Osciloscopio OSC Tipo digital Marca Fluke e Generador de impulsos de tensi n Tipo S serie SGS 800 20 Ver caracter sticas en la pr ctica 7 88 e Resistencia Shunt Tipo coaxial V nominal 500 V e DPS de SiC Ti
11. para el SFe en donde se pueda establecer que una descarga es autosostenida 39 3 3 Para el aire construir la siguiente gr fica A p p Para el rango 25 lt E p lt 800 Evaluar el valor de 3 4 Determinar el Vmin para el aire y para el SFe 4 Bibliograf a 1 KUFFEL E y ZAENGL W S High voltage engineering fundamentals 1 ed London Pergamon Press 1984 2 EPRI Transmission line reference book 345 kV and above 2 ed Palo Alto California J J LaForest 1982 3 RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 4 NAIDU M S Kamaraju V High voltage engineering Ed Tata McGraw Hill 5 Art culos especializados Revista Electra No 32 p p 61 81 40 PR CTICA No 4 PROCEDIMIENTOS DE CORRECCI N DE LA TENSION DE CHISPA 1 Objetivos 1 1 Revisar los procedimientos de correcci n de la tensi n de chispa por condiciones atmosf ricas de acuerdo a la norma IEEE Std 4 de 1995 1 2 Reconocer como se mide la temperatura la presi n y la humedad en condiciones de laboratorio 1 3 Aplicar los procedimientos de correcci n a ejemplos pr cticos 2 Marco te rico La tensi n de chispa de un aislamiento externo depende de factores tales como la densidad del aire y la humedad condiciones atmosf ricas as como de la lluvia y la contaminaci n Para campos uniformes y con peque as separaciones entre electrodos la tensi
12. 2 n 1 sen 5 en 1 12 1 Timascheff Trans IEEE 56 pt 111 1961 590 597 2 Se puede mostrar que la ec 1 11 es realmente la misma ec 1 4 20 Donde Y el espaciamiento efectivo entre fases que con buenas aproximaciones es Para una configuraci n vertical doble circuito es la separaci n entre fases Y S Para configuraciones horizontales o en delta es la separaci n entre una a S fase y la fase central dividida por 2 Y 37 2 2 V tensi n de l nea kV El campo el ctrico calculado por Timascheff se refiere al valor m ximo reportado en la l nea de transmisi n 3 Procedimiento 3 1 Para la configuraci n horizontal mostrada en la fig 1 3 calcular los Emax superficiales en los conductores utilizando las metodolog as presentadas anteriormente La LT tiene dos subconductores por haz El nivel de tensi n de la l nea es de 400 kV el di metro de cada uno de ellos es de 3 18 cm 5 S o a Figura 1 4 Configuraci n horizontal de una LT de 400 kV 21 h 15 m altura desde la tierra a la fase S 11 m separaci n entre fases B 45 72 cm separaci n entre subconductores 3 2 Utilizar el programa de computador nivel ambiente Matlab para correr diferentes disposiciones y encontrar los Emax superficiales Comparar los resultados obtenidos con los valores presentados en el texto del EPRI 3 3 3 Calcular la potencia reactiva originada por la capacitancia de una
13. 84 5 Bibliograf a RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION Descargadores de sobretensiones de resistencia variable con explosores para redes de corriente alterna NTC 2166 Bogot D C El Instituto 2000 Std C62 11 2006 Standard for Metal Oxide Surge Arresters for AC Power Circuits New York 2006 TORRES H Protecci n contra rayos Icontec Bogot 2007 85 PR CTICA No 10 ENSAYOS EN DISPOSITIVOS CONTRA SOBRETENSIONES DPS Parte Il Pruebas de Impulso 1 Objetivos 1 1 Observar y evaluar el comportamiento de los DPS de SiC carburo de silicio y ZnO xido de zinc tipo distribuci n cuando se someten a sobretensiones de tipo impulso atmosf rico 1 2 Obtener los registros de tensi n y de corriente 2 Marco te rico Para medir las corrientes de impulso en las pruebas de alta tensi n en los laboratorios se utilizan los shunt que est n constituidos por unas cargas resistivas a trav s de las cuales se deriva una corriente el ctrica y consisten en cilindros met licos con bridas de acoplamiento y conectores coaxiales de medici n Generalmente la resistencia del shunt es conocida con precisi n y es utilizada para determinar la intensidad de corriente el ctrica que fluye a trav s de esta carga mediante la medici n de la diferencia de potencial a tra
14. el ctrica ha tra do consigo la aparici n de accidentes por contacto con elementos energizados o incendios por esta raz n se hizo necesaria la implementaci n de elementos de protecci n personal dispositivos accesorios y vestimentas que debe emplear el trabajador para protegerse contra posibles lesiones 32 Santander Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER T de ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 3 El equipo de protecci n el ctrica personal adecuado consta de varios elementos tales como guantes aislantes mangas diel ctricas mantas aislantes botas aislantes cascos aislantes etc Con base lo estipulado en el Manual de Procedimiento y Registros sobre PRUEBAS DE RIGIDEZ DIEL CTRICA A ELEMENTOS DE PROTECCI N PERSONAL se introdujeron dos pr cticas nuevas en el manual de laboratorio de Alta Tensi n que son PRUEBAS DE RIGIDEZ DIEL CTRICA A ELEMENTOS DE PROTECCI N PERSONAL Parte Guantes aislantes de energ a el ctrica y PRUEBAS DE RIGIDEZ DIEL CTRICA A ELEMENTOS DE PROTECCI N PERSONAL Parte 11 Cascos aislantes de electricidad y corresponden a las practicas n mero once y doce respectivamente Figura 12 Elementos de protecci n el ctrica personal e m Fuente Cortes a cat logos y folletos t cnicos Salisbury 33 Universidad Industrial de Santa
15. n E EY V 0 013 0 541 x 103 8 68 x 10 6 E 3 12 cm el se tienen relaciones proporcionadas diferentes investigaciones que involucran el proceso de recombinaci n Se presentan dos conjuntos e Primer conjunto 80 lt E P lt 200 n E yV 1 62 0 0059 E 3 13 cm Para este conjunto relaci n tiene la forma de la ecuaci n 3 5 y los valores de A y B se toman de la tabla 1 e Segundo conjunto sin rango de aplicaci n 0 004 2 1 524 2 3 14 po p cm AS Para este conjunto la relaci n a p f E p es lineal difiere de la dada por la ecuaci n 3 5 y tiene la siguiente forma a E 0 004 1 524 3 15 p p Teniendo en cuenta los efectos primarios y los de recombinaci n se define el coeficiente efectivo de ionizaci n a a n 3 16 Por lo tanto la corriente se puede expresar para un gas electronegativo de acuerdo a ige 1 y e 1 1 3 17 37 La fig 3 6 muestra el comportamiento de un gas electronegativo de acuerdo a la teor a de descarga el ctrica de Townsend a p n p Elp cr tico Figura 3 6 Comportamiento de un gas electronegativo Tomado de 1 Las rectas mostradas en la fig 3 6 dependen de la tensi n aplicada V y est n relacionadas con una pendiente que se puede calcular utilizando la siguiente expresi n
16. 222 1 0 k 0 9 Vol k Humidity Range oltage g m3 Alternating 1 0 012 b S 11 1 lt lt 15 Impulse 1 0 010 h 11 1 lt h 5 lt 15 Direct 0 8 1 0 014 h S 11 1 lt lt 13 For values of in excess of 15 g m3 errors as much as 15 may occur o 5 10 15 20 25 30 35 h 5 Figura 4 1 Par metro k en funci n de h Tomado de 1 Se ha establecido que para tensiones de tipo impulso fig 4 1 la constante k se puede expresar en t rminos de la densidad relativa h de acuerdo a h k 1 0 01 5 11 4 5 En donde seg n la norma IEEE Std 4 1995 para valores de h por encima de 15 g m3 las correcciones por humedad todav a est n bajo consideraci n y se pueden presentar errores hasta de 15 44 El c lculo de la humedad absoluta h se efect a de acuerdo con 550 4 6 Con CVy20 como el contenido de vapor de agua del aire saturado en g m Tabla 4 2 Contenido de vapor de agua del aire saturado para algunas temperaturas Temperatura 2C Vapor de agua g m 10 2 10 0 4 80 10 9 40 20 17 33 21 17 70 22 19 00 23 20 00 24 21 30 25 22 67 26 23 67 27 25 00 28 26 67 29 28 33 30 30 33 31 31 67 32 32 67 El procedimiento de correcci n est basado en un modelo semif sico con una aplicabilidad general La tensi n de chispa a condiciones de laboratorio en funci n de la tensi n de chispa a condiciones normalizadas es V50
17. CTRICA CALIFICACI N APROBADO 4 e DIRECTOR DE PROYECTO NOMBRE JULIO C SAR CHAC N CALIFICADORES V mm A O MES DIA 4 GILBERTO CARRILLO 2011 08 02 Industrial de gt Santander NOMBRE DEL ESTUDIANTE EDNA MARGARITA SARMIENTO GARCES TITULO DEL PROYECTO ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER REGISTRO No FACULTAD 2998 INGENIER AS FISICOMECANICAS INGENIER A ELECTRICA CALIFICACI N CR DITOS DIRECTOR DE PROYECTO NOTA DE PROYECTO DE GRADO JULIO C SAR CHAC N CALIFICADORES FECHA A O MES DIA soi CUM GIL 2011 08 02 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Universidad Industrial de Santander Us J NOTA DE PROYECTO DE GRADO NOMBRE DEL ESTUDIANTE C DIGO GERSON FABIAN OVIEDO GALVIS 2022342 TITULO DEL PROYECTO ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER REGISTRO No FACULTAD CARRERA 2998 INGENIER AS FISICOMEC NICAS INGENIER A EL CTRICA CA
18. Rt resistencia serie del frente AT capacitancia de alta tensi n bt capacitancia de bajo tensi n Ri resistencia del terminal de acople CC cable coaxial O osciloscopio SF espinter metro 67 La forma del impulso depende de los par metros del circuito y del objeto en prueba En particular el tiempo de frente T depende sustancialmente de la capacidad del objeto en prueba y de la resistencia en serie El tiempo de cola To est determinado por la capacidad del generador y de la resistencia en paralelo En la tabla 7 1 se muestran las principales caracter sticas del Gl del LAT de la UIS Tabla 7 1 Caracter sticas t cnicas del Gl Haefely tipo S serie SGS 800 20 4 M xima energ a por etapa kJ Capacitancia por etapa Cs nF 2 5 500 5 Rata m xima de repetici n del impulso por minuto Inductancia por etapa uH 2 Tensi n m xima por etapa kV 0 lt h lt 1000 Cs Cb gt 10 IM 83 90 A 138 AZULES Resistencias Rp Q 9 6 AMARILLAS Resistencias 20 ROJAS 20 ROJAS Resistencias Rse 610 75 kQ 60 36 Entrehierro mm Impulso del trigger para la unidad de carga V 41 Altura m 68 En la tabla 7 2 se muestran las principales caracter sticas del divisor capacitivo con que se cuenta en el LAT de la UIS Tabla 7 2 Caracter sticas del divisor capacitivo marca Haefely tipo CS 1 000 4
19. Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto SUMMARY TITLE UPDATING OF THE MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N OF THE UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER AUTHORS EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S GERSON FABIAN OVIEDO GALVIS KEYWORDS High voltage manual laboratory scheme connections ABSTRACT In this document is introduced the new Manual de Laboratorio de Alta Tensi n as a didactic tool that shows in a clearer and more organized way the necessary information to execute the defined laboratory practices for the High Voltage subject The manual aims to clarify the development of the laboratory practices using specific security recommendations basic theoretical concepts clear and complete procedures and the necessary bibliography so the students can go deeper on the covered topics There are two new practices to be performed by the students included on it and also a new procedure was added to an already existing practice all this seeking to make the most of the working hours designated to the laboratory of the High Voltage subject which is offered as a professional elective for the Electrical Engineering It is also introduced the connections scheme of the High Voltage Laboratory on a plan that allows a better visualization to correctly identify how the labor
20. 0 97 lt g lt 1 23 w 2 9 1 23 lt 9 lt 2 0 669 f W 0 922 46 1 0 MALA III AL ml AMASI MAME EN O Figura 4 2 Valores de los exponentes m y w en funci n del par metro g Tomado de 1 Nota En la normatividad colombiana todav a no existe un criterio nico para la correcci n por condiciones atmosf ricas de la tensi n de chispa Por ejemplo la norma NTC 1285 segunda revisi n exige un procedimiento de correcci n acorde con la norma ANSI C68 1 p g 8 y siguientes que difiere en varios aspectos con lo establecido en los procedimientos IEC o IEEE 3 Procedimiento 3 1 Analizar detalladamente cada uno de los procedimientos existentes para la correcci n de Vso por condiciones atmosf ricas 3 2 Medir la humedad relativa del aire en la sala de ensayos del laboratorio de Alta Tensi n de la UIS y calcular la humedad absoluta 3 3 Calcular la humedad absoluta del aire empleando el procedimiento propuesto en la ref 7 a partir de las mediciones aportadas por los term metros del sicr metro h P Zoe 4 10 A 273 7 t 0 47 Donde t temperatura C Ph presi n del vapor mm Hg Pa 0 66 10 3P t 1 1 15x 10 30 4 11 temperatura del bulbo h medo C presi n del vapor de H2O saturada a t mm Hg presi n barom trica mm Hg t temperatura ambiente del bulbo seco C 3 4 Corregir los diferentes valores de tension
21. 17 2 1 2 Objetivos ESPOC TICOS 17 2 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 17 JUSTIFICACI N tidad 18 24 ALCANCE ad 19 25 IMPACTO SOCIAL Y VIABILIDAD ooonocconncnnnnncccnccccnonococnnonononoconononononnconnnnnononnnonnnnnnnnnns 19 3 FUNDAMENTACI N TE RICA occccocococococonconensnononconenenononsnnenencnononnananenononnnns 20 4 ELABORACI N DEL 28 4 1 REVISI N DEL ACTUAL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER 28 4 2 REDISE O DE LAS PR CTICAS DE LABORATORIO QUE LO REQUIERAN 31 4 3 INTRODUCI N DE NUEVAS PR CTICAS EN EL MANUAL DEL LABORATORIO DE ALTA sota 32 4 4 ELABORACI N DEL ESQUEMA DE CONTROL DEL LABORATORIO DE ALTA TENSION DE LA ico a Ude a DI DAS ADA DR 35 5 PRESENTACI N DEL MANUAL cuouou asa ae oa cao a oa oa enna o Roa R ana Ron eno ns 40 5 1 COMPONENTES DEL MANUAL oooocccccccccnonncoccnonononoconononnnnnnonnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnncnnnnnnnnnnnnns 41 5 1 1 CONTENIDO seer a ia 41 6 CONCLUSIONES ius da 43 7 BIBLIOGRAF A said tinta 44 ANEXOS a 47 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER pie ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto LISTA DE FIGURAS
22. Envejecida 0 8 Nueva 0 3 0 5 H meda 0 7 Sucia engrasada 1 Limpia lisa Tabla 5 3 Factor de forma del conductor Forma del conductor 1 Perfectamente circular 0 9 Con 12 a 30 hilos en la capa externa 0 85 Con 6 hilos en capa externa 53 3 Procedimiento 3 1 De acuerdo al montaje indicado en la fig 5 1 aplicar tensi n hasta observar la aparici n de pulsos corona Comprobar que los pulsos corona no aparecen antes de 0 5E para clima seco sin lluvia y 0 3E para clima con lluvia en donde E es el gradiente cr tico de Peek corregido para valores rms con m promedio para cables ACSR y 6 densidad relativa del aire aproximadamente igual a la utilizada en la pr ctica No 4 3 2 Para el conductor dado establecer las p rdidas reducidas Prey para los campos asociados a las tensiones aplicadas en la tabla 5 4 3 3 Evaluar las p rdidas corona para el campo asociado a la tensi n nominal de una l nea de transmisi n real utilizando el factor electrogeom trico metodolog a EPRI 3 4 Calcular las p rdidas corona para el campo asociado a la tensi n nominal de la l nea de transmisi n utilizada en el numeral anterior utilizando el m todo Petersen y comparar los resultados obtenidos con los del numeral 3 3 Nota Utilizar como criterio de igualdad el gradiente de potencial E y no la tensi n es decir para la tensi n nominal de la l nea encontrar el Em x correspondiente 4 Equ
23. Figura 1 Generador de impulsos de tenSi n snisnoiiascn cria 21 Figura 2 Unidad de carga del generador de impulsos de 22 Figura 3 Divisor capacitivo amortiguado pao innata ci cia 22 Figura 4 Espinter metro rss avoid 23 Figura 5 Consolas de mando del espinter metro y del generador de impulsos AOS 24 Figura 6 Transformador elevador de corriente alterna tipo tanque 24 Figura 7 Consola de mando del transformador elevador de tensi n alterna 25 Figura 8 COISP MBSITO sic 26 Figura 9 OSCIOSCOLIO sico e 27 Figura 10 Portada de presentaci n del actual manual del Laboratorio de Alta TENSI N dos deo Ts DUE dea 28 Figura 11 Ejemplo de dos pr cticas del actual manual del Laboratorio de O 29 Figura 12 Elementos de protecci n el ctrica 33 Figura 13 Sonda para la medici n de la intensidad del campo el ctrico en PA A 35 Figura 14 Plano del circuito de control del Laboratorio de Alta 39 Figura 15 Portada del manual actualizado del Laboratorio de Alta Tensi n 40 Figura 16 Modelo de una pr ctica del manual actualizado del Laboratorio de Alta Tension 42 Universidad Industri
24. Y CERTIFICACION Cascos de seguridad Industrial NTC 1523 Bogot D C El Instituto 2000 VARGAS E Pruebas de tensi n de ruptura diel ctrica en equipos de protecci n personal para operadores de l nea viva UIS Tesis Pregrado 2009 ANSI Z89 1 Safety Requeriments for industrial head Protection New York 1985 106 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER epa ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto ANEXO B Plano del circuito de control del Laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander z Lo t g yi 4 amp ES 4 Le T 1 1 T 1 49 44 d eo bad s 153
25. campo el ctrico se compone de dos partes la sonda y el detector Para los medidores de cuerpo libre disponibles comercialmente el detector est contenido usualmente dentro de la sonda o es una parte integral de esta ltima La sonda y el detector son introducidos dentro del campo el ctrico a medir por medio de una p rtiga aislante El detector mide la corriente inducida de estado estable o la carga oscilante entre las mitades conductoras electrodos de la sonda gt T b Figura 2 3 Geometr as t picas de las sondas para la medici n del campo el ctrico a sonda esf rica y b sondas comerciales en EE UU Tomado de 6 3 Procedimiento 3 1 Para la configuraci n mostrada construir el perfil del campo el ctrico utilizando el programa perfiles para una altura sobre el nivel de la tierra de 1 m 26 O O O __ lt lt Xx Figura 2 2 Configuraci n de una LT de 230 kV V 230 kV S 10m h 14m B 45 72 cm 3 2 Verificar si la configuraci n mostrada en el primer punto cumple con niveles de E permisibles de acuerdo al RETIE si no los cumple explique los cambios que se podr an realizar en el dise o de la l nea para ajustarse a ellos 3 3 Utilizar el programa perfiles ambiente Matlab para calcular el campo el ctrico a 1 m de la superficie de la tierra para diferentes configuraciones de l neas de transmisi n 3 4 Re
26. campos el ctricos en las proximidades de una l nea de transmisi n 2 Marco te rico Los conductores de una l nea de transmisi n de cierta tensi n producen en sus alrededores un campo el ctrico cuya intensidad se expresa en kV m La intensidad del campo el ctrico depende entre otros factores de la tensi n de operaci n de la l nea de su configuraci n y de la distancia del punto de medici n a los conductores q Figura 2 1 Representaci n esquem tica de un conductor de una LT y de su imagen 23 Para calcular las cargas por unidad de longitud presentes en los conductores de la l nea se utiliza el m todo de las im genes El vector de campo el ctrico que se genera en una l nea de potencia rota en el espacio y describe una elipse como puede observarse en la fig 2 2 Debajo de los conductores a una altura entre O y 2 m sobre el nivel del suelo la componente vertical del campo el ctrico que cambia de valor con la posici n horizontal var a poco con la altura En esta regi n la componente horizontal del campo el ctrico es peque a pero puede volverse significativa cuando aumenta la distancia lateral desde los conductores Figura 2 2 Elipse descrita por un vector de campo el ctrico que se encuentra rotando en un plano en el espacio Tomado de 7 Las componentes E y E de la intensidad del campo el ctrico E en el punto x y se expresan de acuerdo a E a 2 1 FS q x d x d 2 2
27. de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2002 IEEE Std 4 1995 IEEE Standart Techniques for High Voltage Testin New York 1995 HAEFELY Impulse voltage test system Serie 5 Manual de usuario 1990 VILA Ra l Omar Generador de impulsos de 4 etapas en serie Manuscrito 1992 HILEMAN A R Insulation coordination for power systems Taylor and Francis Group 1999 72 PR CTICA No 8 DETERMINACI N DE LA TENSI N DE CHISPA 1 Objetivos 1 1 Obtener la tensi n de chispa Vso en un aislamiento externo siguiendo una de las metodolog as establecidas en la Norma IEEE Std 4 1995 IEC 60 2 para una onda tipo impulso 1 2 Conocer y aplicar la metodolog a para el tratamiento de la informaci n obtenida durante el ensayo con el fin de calcular el Vso de acuerdo con la norma y con las f rmulas de Dixon y Mood 2 Marco te rico La tensi n de chispa Vso es la tensi n de carga disruptiva que tiene una probabilidad del 50 de producir una descarga a un aislamiento es decir que la mitad de las tensiones aplicadas a este nivel terminar n en ruptura A este valor tambi n se le conoce como tensi n cr tica de flameo CFO El c lculo de la tensi n de chispa de un aislamiento es posible realizarlo utilizando procedimientos experimentales dentro de los que se destacan e Clase 1 Pruebas de niveles m ltiples e Clase 2 Pruebas de up and down e Clase 3 Pruebas de descargas sucesivas A
28. de datos e Si el guante NO SOPORT LA TENSI N DE PRUEBA durante el tiempo de prueba present falla o super la corriente de fuga permitida el criterio final de la prueba es NO APROBO LA PRUEBA y se anota en la hoja de registro de datos la NO ACEPTACION y la CAUSA DE RECHAZO igualmente se debe marcar sobre el guante el punto de falla 4 Equipo utilizado El equipo a utilizar en estos ensayos es el siguiente e Transformador elevador de corriente alterna TR Marca Foster Tipo Tanque Tensi n primaria 0 500 V Tensi n secundaria 0 300 kV 95 Potencia 20 kVA Corriente primaria m xima 40 A Corriente secundaria m xima 67 mA Divisor de tensi n hmico 300 10 Ro 350 2 Relaci n calibrada 1055 1 Osciloscopio OSC Tipo digital Marca Fluke Miliamper metro mA Accesorios Tanque de pruebas construido en porcelana sus dimensiones son 70 cm de alto y 50 cm x 50 cm Mesa aislada aislada del piso mediante 4 aisladores Soporte de madera Ganchos pl sticos Tramos de cadena pl stica Alambre aislado 96 REGISTRO DE DATOS Normas aplicadas ASTM D 120 Descripci n de la muestra Tipo Clase Color Talla Longitud Marca Inspecci n de las superficies del guante Guante derecho APROB NO APROB Guante izquierdo APROB NO APROB Observaciones del guante antes de la prueba
29. de profundizaci n en dichas tem ticas Es por esto que el objetivo fundamental con el presente proyecto de grado es proporcionar a los estudiantes de Ingenier a El ctrica un documento actualizado y pr ctico que contribuya con el desarrollo de habilidades y destrezas que le permitan complementar sus estudios sobre Alta Tensi n De esta forma el estudiante no solo adquiere las competencias necesarias para desempe arse en sus estudios sino que adem s aprende de forma correcta estrategias de b squeda de informaci n t cnica para profundizar e investigar durante su proceso de formaci n y en el curso de su vida profesional 20 Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER par ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y E Actualmente el laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander cuenta los siguientes equipos disponibles para realizar las pruebas e Generador de Impulsos de Tensi n Con este generador se pueden implementar pruebas donde se requiera el uso de las ondas normalizadas 1 2 50 us y 250 2500 us En las figuras 1 2 3 4 y 7 se aprecian sus componentes principales Figura 1 Generador de impulsos de tensi n Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de S
30. el primero de los dos procedimientos Factor de correcci n por densidad del aire La densidad del aire proporciona un par metro b sico para la coordinaci n del aislamiento en muchas instalaciones pr cticas sometidas a altas tensiones Ya que la presi n y la temperatura var an considerablemente de lugar en lugar y de tiempo en tiempo las caracter sticas en la tensi n de chispa para diferentes aparatos ser n relativamente afectadas por estos par metros Antes de definir el factor k es importante identificar las condiciones estandarizadas que de acuerdo a la norma IEEE Std 4 1995 son Tabla 4 1 Condiciones atmosf ricas normalizadas Condici n Representaci n Valor atmosf rica Temperatura to 20 Presi n kPa Po 101 3 Presi n mm Hg Po 760 Humedad absoluta 3 ho 1 1 g m El factor de correcci n por densidad del aire se define as k 6 4 2 3 El segundo procedimiento hasta 1 m de separaci n entre electrodos se puede revisar en las p gs 30 a 33 de la ref 3 42 DEA Donde densidad relativa del aire p presi n a condiciones de laboratorio mm Hg Po presi n normalizada ver tabla 4 1 mm Hg t temperatura a condiciones de laboratorio C to temperatura normalizada ver tabla 4 1 m coeficiente que ser especificado m s adelante Factor de correcci n por humedad k3 Este factor se utiliza para corregir una tensi
31. las distancias de seguridad son mucho mayores y se requiere un protocolo especial de seguridad que se debe consultar al profesor encargado de la orientaci n de la pr ctica No sobrecargue las bobinas o circuitos de corriente de los instrumentos de medida Revise los circuitos para evitar corrientes accidentales altas que sobrecalienten y destruyan los instrumentos Debe verificarse continuamente la temperatura de todos los instrumentos de medida de los equipos y de los dispositivos utilizados El humo el olor a barniz y o la condensaci n del agua sobre los cristales son las manifestaciones inequ vocas de sobrecargas que se presentan cuando la potencia es peque a pero la corriente o la tensi n sobrepasa los l mites No levante las escobillas de un conmutador m quinas de CC o de un anillo colector m quinas de CA con la m quina funcionando 12 Las fuentes de alimentaci n deben mantenerse conectadas permanentemente Cultive el h bito de voltear la cara siempre que un arco el ctrico pueda ocurrir por ejemplo al cerrar y abrir los interruptores La luz producida por estos arcos es muy intensa y contiene radiaciones peligrosas para la vista No debe mirarla pues a n con una corta exposici n los ojos pueden sufrir lesiones Procure no abrir los circuitos de alta corriente con interruptores de cuchillas o seccionadores Todos los bancos de trabajo cuentan con interruptores apropiados para la desconexi n de los circuito
32. microsegundo hasta algunas decimas de microsegundos En la fig 7 1 se representa la forma t pica de una onda de tensi n del tipo impulso atmosf rico as como las correspondientes a la misma tensi n pero recortadas en el frente o en la cola recortes debidos por ejemplo a una descarga disruptiva o flameo El origen virtual se define como el punto en donde la l nea AB corte el eje del tiempo Para las ondas cuyo recorte ocurre en el frente o en la cola el tiempo equivalente es y se conoce como el tiempo al recorte o T t 1 671 0 37 0 57 Figura 7 1 Onda de impulso atmosf rico normalizada Tomado de 1 62 Una onda de impulso atmosf rico recortada es aquella que se interrumpe bruscamente por una descarga disruptiva provocando una brusca ca da de tensi n pr cticamente a cero como se indica en la fig 7 2 y fig 7 3 Figura 7 3 Onda de impulso atmosf rico recortada en el frente Tomado 1 El colapso se puede producir en el frente en la cresta o bien en la cola La duraci n hasta el corte es un par metro convencional definido como el lapso entre el origen convencional y el instante de corte El impulso atmosf rico normalizado es un impulso pleno con una duraci n de frente de 1 2 us y una duraci n hasta la cola Ts amplitud al 50 de su valor de cresta de 50 us denominado impulso 1 2 50 63 No es f cil lograr las duraciones del impulso Las especificaciones dadas por la
33. n Tabla 1 Partes que componen cada una de las pr cticas del actual manual del Laboratorio de Alta Tensi n N mero Hoja de Equipo Biblio de la Objetivos Procedimiento registro te rico utilizado graf a pr ctica de datos 1y2 X X 3 X X X 4 X X X 5 X X X 6 X X 7 X X X 8 X X X 9 X X X X 10 X X X Fuente Autores 2011 30 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 4 2 REDISE O DE LAS PR CTICAS DE LABORATORIO QUE LO REQUIERAN De acuerdo con la tabla 1 todas las pr cticas necesitaron de alg n complemento o cambio En general se realizaron las siguientes tareas e Se definieron objetivos que concuerdan con los resultados te ricos y pr cticos que conllevan la realizaci n de cada una de ellas e Se anex el marco te rico a las pr cticas que no contaban con ste con el fin de dar una idea clara al estudiante sobre el tema tratado y se complement el de aquellas que lo requer an e El procedimiento de cada pr ctica se estableci de una forma ordenada de tal manera que permita obtener los resultados esperados y poder llevar cabo el desarrollo de la experiencia bajo condiciones de seguridad e Debido a que no en todas las pr cticas se realizan ensayos utilizando los equipos del laboratorio sol
34. n de descarga sigue la Ley de Paschen V f pd 4 1 Siendo p la presi n y d la distancia entre electrodos Para Paschen la tensi n de descarga en un campo uniforme es solamente funci n del producto de la presi n y de la separaci n interelectr dica para un gas en particular y un material dado de los electrodos Con investigaciones posteriores se estableci que la tensi n de flameo para una configuraci n con aislamiento de aire se incrementa por el aumento de la humedad y o de la densidad del aire La densidad del aire reduce la trayectoria libre media de los electrones cargas en tanto que la humedad reduce su movilidad al ser capturados por las mol culas de agua Las tensiones de chispa debidas a impulsos de tensi n son directamente proporcionales a la densidad del aire y por lo tanto a la presi n atmosf rica dentro de los l mites pr cticos de estas ltimas cualquiera que sea la forma del campo 41 Las normas 60 01 la IEEE Std 4 1995 y su adici n la IEEE Std 4a 2001 recomiendan dos procedimientos de correcci n que involucran los siguientes factores e Factor de correcci n por densidad del aire e Factor de correcci n por humedad El primer procedimiento se utiliza para separaciones entre electrodos por encima de un metro 1 m en tanto que el segundo aplica a aquellas configuraciones donde las separaciones alcancen hasta un metro 1 m de separaci n A continuaci n se describe
35. para realizar ensayos de tensi n aplicada y disruptiva a guantes aislantes basados en la norma ASTM D 120 2 Marco te rico La utilizaci n y dependencia tanto industrial como dom stica de la energ a el ctrica ha tra do consigo la aparici n de accidentes por contacto con elementos energizados o incendios por esta raz n se hizo necesaria la implementaci n de elementos de protecci n personal dispositivos accesorios y vestimentas que debe emplear el trabajador para protegerse contra posibles lesiones El equipo de protecci n el ctrica personal adecuado consta de varios elementos tales como guantes aislantes mangas diel ctricas mantas aislantes botas aislantes cascos aislantes etc Los guantes aislantes son utilizados para protecci n personal por lo tanto cuando se autoriza su uso debe ser empleado un margen de seguridad entre la m xima tensi n a la que pueden ser usados y la tensi n de ensayo a la cual han sido probados Seg n la norma ASTM D 120 la relaci n entre la tensi n de prueba y la m xima tensi n a la cual los guantes deben ser usados se muestra en la tabla 11 1 91 Tabla 11 1 Relaci n entre la tensi n de prueba y la m xima tensi n de uso de guantes aislantes 3 Cl Tensi n de M xima Tensi n de Maxima ase del tensi n de tensi n de guante prueba nao uso en AC prueba uso en DC Vrms Vims Vims 00 2500 500 10000 750 0 5000 1000 20000 1500 1 10000 7500 40000
36. quinas rotativas motores generadores deber quitarse los anillos cadenas pulseras esclavas reloj y objetos como lapiceros y herramientas antes de iniciar labores adem s debe evitar el uso de prendas de vestir holgadas ya que stas pueden ponerse en contacto con partes energizadas o en movimiento Los riesgos de la utilizaci n de un equipo el ctrico exigen que las comunicaciones sean claras y precisas y quien las origine debe verificar que stas hayan sido bien entendidas De otra parte al recibir una instrucci n debe estar seguro de haberla entendido Antes de ejecutar alguna acci n CONFIRME OBSERVE PIENSE ACTUE Cualquier circuito o terminal el ctrico debe ser considerado y tratado en todo momento como si estuviera energizado hasta que su estado sea verificado con el instrumento apropiado volt metro probador de tensi n l mpara de prueba o piloto la tensi n m s baja puede ser peligrosa dependiendo de las circunstancias El uso de cualquier parte del cuerpo para determinar si un circuito est energizado queda estrictamente prohibido Al hacer conexiones u operar un equipo el ctrico no coloque parte alguna de su cuerpo en otro circuito en un equipo puesto a tierra o entre terminales En el caso de un accidente mantenga la calma y no retire con las manos a la persona que est en contacto con una tensi n el ctrica Corte el suministro de energ a Utilice alg n material diel ctrico o a
37. resultados se puede decidir sobre la oportunidad de seguir un tratamiento de secado y filtrado antes de verterlo a la cuba del transformador La Norma NTC recomienda para la determinaci n de la tensi n de ruptura diel ctrica seguir la metodolog a especificada en las Normas NTC 2975 ASTM D 877 87 o por la especificada en la Norma NTC 3218 IEC 156 ASTM D 1816 84a Los par metros m s importantes que se consideran en estas normas son los siguientes e Alcance determinar la tensi n de ruptura diel ctrica de l quidos aislantes Estos procedimientos se aplican a aceites derivados del petr leo hidrocarburos askareles usados como medios aislantes y refrigerantes y 56 3 1 l quidos de uso com n en equipos en los que el aceite es un medio aislante y refrigerante Fuente de alta tensi n se recomienda un transformador elevador conectado a una fuente de baja tensi n variable a frecuencia comercial para obtener la tensi n de ensayo requerida Corrientes de cortocircuito el dispositivo de interrupci n autom tica debe actuar cuando la corriente a trav s del circuito de la muestra se encuentre entre ciertos valores espec ficos Rata de crecimiento de la tensi n se recomienda utilizar un equipo con una curva caracter stica tensi n tiempo aproximadamente lineal en el intervalo deseado de operaci n y accionado por un motor con el fin de lograr manualmente un incremento uniforme de la tensi n Tipo de electrod
38. 0 V 30000 V TONES Y A 3 10 Con el cron metro en ceros energizar el equipo y aplicar lentamente la tensi n conforme a lo definido en el numeral anterior Supervisar y anotar en la hoja de registro de datos el valor de la corriente de fuga medida por el 102 miliamper metro as como la tensi n m xima que alcanzo la prueba o a la cual fall el elemento Al final de la prueba reducir gradualmente la tensi n aplicada por lo menos hasta la mitad de su valor y luego desenergizar totalmente el circuito 3 11 Pasar a la zona de ensayos y apuntar en la hoja de registro de datos la hora temperatura final y humedad final del recinto 3 12 Por ltimo se realiza el an lisis de resultados de la siguiente manera d 4 En caso que el casco presente nuevos da os en su superficie se debe colocar en la hoja de registro de datos NO APROB LA PRUEBA y su causa En caso Que el casco se encuentre en perfecto estado se procede como sigue Si el casco SOPORT la tensi n de prueba durante el tiempo de prueba SIN FALLAR se da como criterio la ACEPTACI N del mismo y se anota en la hoja de registro de datos Si el casco NO SOPORT LA TENSI N DE PRUEBA durante el tiempo de prueba y present falla el criterio final de la prueba es NO APROB LA PRUEBA y se anota en la hoja de registro de datos la NO ACEPTACI N y la CAUSA DE RECHAZO igualmente se debe ma
39. 11250 2 20000 17000 50000 25500 3 30000 26500 60000 39750 4 40000 36000 70000 54000 Los guantes que se encuentran bajo las anteriores especificaciones deben ser designados como Tipo Tipo Il Clase 00 Clase 0 Clase 1 Clase 2 Clase 3 Clase 4 Los guantes Tipo son NO RESISTENTES al ozono mientras que los guantes Tipo 1 son RESISTENTES al ozono La designaci n de las clases para los guantes aislantes est basada en las propiedades el ctricas mostradas en las tablas 11 2 y 11 3 Tabla 11 2 Corriente m xima permisible en miliamperes para los distintos valores de tensi n en AC 2 Tensi n Tensi n M xima corriente de prueba mA a 60 Hz Clase de Minima del prueba de falla 11 14 16 18 guante en 280m 360mm 410mm 460mm Vims Vims 00 2500 4000 8 12 0 5000 6000 8 12 14 16 1 10000 20000 14 16 18 2 20000 30000 16 18 20 3 30000 40000 18 20 22 4 40000 50000 22 24 92 Tabla 11 3 Valores de tensi n m nima permisibles en DC 2 Clase del guante Tensi n de prueba Tensi n m nima de falla promedio V promedio V 00 10000 13000 0 20000 35000 1 40000 60000 2 50000 70000 3 60000 80000 4 70000 90000 3 Procedimiento 3 1 Identificar y registrar cada uno de los aspectos que se indican en la hoja de registro de datos para ensayo a guantes aislantes 3 2 Los guantes aislantes deben ser lavado
40. ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S GERSON FABI N OVIEDO GALVIS UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIER AS F SICO MEC NICAS ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES BUCARAMANGA 2011 ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S GERSON FABI N OVIEDO GALVIS TESIS DE GRADO EN LA MODALIDAD INVESTIGACI N PARA OPTAR AL T TULO DE INGENIEROS ELECTRICISTAS Director JULIO C SAR CHAC N VELASCO Ingeniero Electricista Mag ster en Potencia El ctrica UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIER AS F SICO MEC NICAS ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES BUCARAMANGA 2011 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER industrialde ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Santander Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto a 1 Universidad dadustrial de Santander NOTA DE PROYECTO DE GRADO NOMBRE DEL ESTUDIANTE 1 C DIGO EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S 2005557 TITULO DEL PROYECTO ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER REGISTRO No FACULTAD CARRERA 2998 INGENIER AS FISICOMEC NICAS INGENIER A EL
41. CA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Figura 14 Plano del circuito de control del Laboratorio de Alta Tensi n Ca T G 1 iS o amp t T T A 2 ts 4 A 5 1 L gt G A a 6 T Rs de r E de Y La E ES pe Le ri a 5 8 A 2 Le 15 al E zR G T de e fo da e 39 Ja z T T HL TY KE 1 es da eo i T T 4 Y Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER a SES ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a Intelecto 5 PRESENTACI N DEL MANUAL Se dise o una nueva portada que incluye el logo de la Universidad su gama cr matica y fotograf as de algunos de los elementos que hacen parte del laboratorio de alta tensi n para la presentaci n del manual con el firme prop sito de darle un toque personal y moderno resaltando el compromiso y la uni n entre la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones con la universidad y esperando que el manual haga parte de publicaciones UIS Figura 15 Portada del manual actualizado del Laboratorio de Alta Tensi n M DE ALTA TENSION MANUAL DE PR CTICAS LE Fuente Autores 2011 40 Universidad Indust
42. DESCARGA de los capacitores se realiza a trav s de explosores de esferas de un circuito SERIE que incluye resistencias amortiguadoras de las oscilaciones AA DISPARO Figura 7 5 Esquema general de un generador de impulsos de tensi n tipo Marx Tomado 1 La carga de los capacitores y en consecuencia la tensi n total del generador puede variarse regulando la tensi n del rectificador La polaridad de la tensi n se cambia invirtiendo las conexiones de los capacitores al rectificador Los explosores de esferas controlan el disparo del equipo y la que corresponde al lado de tierra de la primera etapa contiene un dispositivo llamado trigratr n el cual se encarga de iniciar la descarga de los condensadores Iniciada la descarga sta se propaga a todos los explosores de la cadena Para leer la tensi n de descarga se utiliza normalmente un divisor de tensi n de tipo resistivo o un divisor de tensi n de tipo capacitivo 66 Los elementos conectados juntos para la prueba a impulso atmosf rico conforman el circuito equivalente mostrado en la fig 7 6 Figura 7 6 Circuito para impulso atmosf rico Onda completa y recortada Los elementos conectados juntos para la prueba a impulso maniobra conforman el circuito equivalente mostrado en la fig 7 7 Figura 7 7 Circuito para impulso de maniobra Onda completa Donde C grupo de capacitores del generador de impulsos de tensi n R resistencia en paralelo de la cola
43. EDO GALVIS Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS 5 Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto DEDICATORIA A Ofelia y Orlando ejemplo de vida personal y profesional mis h roes las personas que m s admiro en la vida y apoyo constante quienes nunca han dejado de creer en m y me han dado todo para querer ser cada d a mejor A Silvia Carolina Carlos Orlando y Diana Sof a han estado siempre a mi lado cada uno a su manera gracias por ser parte de mi vida por aconsejarme y siempre desearme xitos A Fabian Oviedo mi compa ero incondicional en la vida y el estudio durante mi carrera estuviste en todo momento siempre a mi lado d ndome fuerza alegr a sabes que sin ti este logro no hubiera sido posible y es un honor compartirlo contigo Los amo con todo mi coraz n y les dedico este triunfo porque es de todos MARGARITA Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto A Dios por darme todo lo necesario para salir adelante A mis padres Alban Oviedo y Olga Galvis quienes son la raz n m s grande para cumplir mis metas mis hermanas que conf an me apoyan incondicionalmente A mi hermosa compa era de proyecto de grado Edna Margarita Sar
44. Jones Julio Chac n Velasco Julio C sar MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N 2006 Bucaramanga Rugeles Jones Julio CONCEPTOS B SICOS EN T CNICAS DE ALTA TENSI N 2 edici n Ediciones UIS 1991 Bucaramanga Kuffel E Zaengl W S HIGH VOLTAGE ENGINEERING FUNDAMENTALS 1o edici n Pergamon Press 1984 London EPRI Transmission Line Reference Book 345 kV and above 22 edici n 1982 Palo Alto California IEEE Std 4 1995 IEEE Standard Techniques for High Voltage Testing New York 1995 IEEE Std 4 2001 Amendment to IEEE Standard Techniques for High Voltage Testing New York 2001 IEEE standard procedures for measurement of power frequency electric and magnetic fields from AC power lines IEEE Std 644 New York USA IEEE 1994 25 EPRI Transmission line reference book 345 kV and above 2 ed Palo Alto California J J LaForest 1982 Naidu M S Kamaraju V High voltage engineering Ed Tata McGraw Hill INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACI N Y CERTIFICACI N M todo de ensayo para aisladores de potencia el ctrica NTC 1285 Bogot D C El Instituto 2000 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACI N Y CERTIFICACI N Electrotecnia M todo de ensayo para determinar la tensi n de ruptura diel ctrica en l quidos aislantes utilizando electrodos de disco NTC 2975 Bogot D C El Instituto 1991 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACI N Y CERTIFICACI N Electrotecnia M t
45. LIFICACI N CR DITOS APROBADO 8 DIRECTOR DE PROYECTO NOMBRE FIRMA JULIO C SAR CHAC N CALIFICADORE sf _ _ FECHA ANO MES DIA YA OU N R VARGAS GILBERTOCARRILLO 2011 08 02 Universidad industrial de Santander j NOTA DE PROYECTO DE GRADO NOMBRE DEL ESTUDIANTE CODIGO GERSON FABIAN OVIEDO GALVIS 2022342 TITULO DEL PROYECTO ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER REGISTRO No FACULTAD CARRERA 2998 INGENIERIAS FISICOMECANICAS INGENIERIA ELECTRICA CALIFICACION A A CREDITOS 8 DIRECTOR DE PROYECTO ZA IN NOMBRE FIRMA A JULIO C SAR CHAC N MW ASS CALIFICADORES 7 FECHA RR LEN gt AV ANO MES DIA UV LA y ER A LBERTO CARRILLO C 2011 08 02 HANN R NYAR Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto ACUERDO No 164 DE 2003 Diciembre 16 ENTREGA DE TRABAJOS DE GRADO TRABAJOS DE INVESTIGACI N O TESIS Y AUTORIZACI N DE SU USO A FAVOR DE LA UIS Yo EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S mayor de edad vecino de Bucaramanga identificado con la C dula de Ciudadan a No 63 539 914 de BUCARAMANGA actuando en nombre propio en mi calidad de autor del trabajo de
46. NTRODUCCI N El Manual de Laboratorio de Alta Tensi n constituye una gu a para que los estudiantes lleven a la pr ctica los conceptos vistos en la asignatura Alta Tensi n En el manual se consignan temas relacionados con los fen menos producidos por la generaci n la transformaci n y la distribuci n de la energ a el ctrica en altos niveles de tensi n La realizaci n de este manual tiene como fin acercar a los estudiantes de manera organizada a la realidad ampliando consolidando generalizando y comprobando los fundamentos te ricos de esta disciplina Adem s los orienta en la adquisici n de habilidades propias tanto en t cnicas de laboratorio como de investigaci n a trav s de la realizaci n de informes completos y detallados Este documento ofrece a los estudiantes informaci n centrada y suficiente para la experimentaci n por medio de pr cticas de laboratorio que retroalimentan el aprendizaje te rico y promueven el conocimiento y la investigaci n Las pr cticas propuestas contienen marco te rico y procedimiento con lo que se pretende que el estudiante no llegue a la pr ctica sin conocer en qu consiste la experiencia que se va a realizar y cu l es el sustento te rico de cada una de ellas MANUAL DE SEGURIDAD EN LOS LABORATORIOS DE LA E3T Todos los estudiantes funcionarios y profesores deben cumplir estrictamente cada una de las siguientes instrucciones y observaciones de seguridad establecidas para el desarr
47. OJA DE C LCULOS Tipo de impulso Muestra No Tensi n N mero de N mero de N mero V N aplicada kV fl meos no fl meos O total YN N VN V50 NO corregido Vso o corregido Norma IEC 60 2 M todo de Dixon y Mood Norma IEC 60 2 M todo de Dixon y Mood 4 Bibliograf a 1 RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 2 CASTELLANOS ZAMBRANO Henry Dalid Tensi n de chispa para distancias de aislamiento hasta de un metro con impulsos de polaridad positiva utilizando electrodos punta punta y punta placa Tesis de Maestr a en Potencia El ctrica Bucaramanga Universidad Industrial de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2002 3 IEEE Std 4 1995 IEEE Standart Techniques for High Voltage Testin New York 1995 4 H W Moss W Peregrinus Statistical Techniques for High Voltage Engineering 5 HILEMAN R Insulation coordination for power systems Taylor and Francis Group 1999 79 PR CTICA No 9 ENSAYOS SOBRE DISPOSITIVOS CONTRA SOBRETENSIONES DPS Parte 1 Pruebas en Corriente Alterna 60 Hz 1 Objetivos 1 1 Observar y evaluar el comportamiento de los DPS de SiC carburo de silicio y ZnO xido de zinc tipo distribuci n cuando se someten a sobretensiones de tipo corriente alterna 60 Hz 1 2 Obtener los registros de tensi n y de corriente 2 Marco te ri
48. TURA DIEL CTRICA EN ACEITES AISLANTES 1 Objetivos 1 1 Analizar los m todos de ensayo propuestos en las normas NTC 2975 y NTC 3218 para determinar la tensi n de ruptura diel ctrica en un aceite aislante 1 2 Ejecutar un ensayo sobre una muestra de aceite diel ctrico de acuerdo a la norma NTC 2975 2 Marco te rico Se ha comprobado que las propiedades el ctricas de los aparatos que trabajan sumergidos en aceite descienden siempre en servicio a lo largo del tiempo La causa principal reside en la humedad que el aceite absorbe del aire Esta humedad se incorpora gracias al proceso de respiraci n de los transformadores es decir por efecto de las dilataciones y contracciones t rmicas sucesivas del aceite que provienen de las variaciones de carga o de la temperatura exterior Tal efecto se hace perceptible con aceite por lo dem s inalterado ante la presencia de las m s insignificantes cantidades de agua y se hace extraordinario si la humedad incorporada llega a ser notable o cuando el aceite presenta ya un cierto grado de envejecimiento o de acidez as como en el caso de que contenga elementos s lidos en suspensi n polvo part culas met licas o aislantes lo cual ocurre con frecuencia en los transformadores La medici n de la tensi n de ruptura diel ctrica no es en s un examen de la calidad del aceite sino una prueba convencional tendiente a detectar la presencia de agua o de otras impurezas en l Con base en los
49. York 2006 Torres H Protecci n contra rayos Icontec Bogot 2007 Haefely Impulse voltaje test system Serie 5 Manual de usuario 1990 W Moss W P Peregrinus Statistical Techniques for High Voltage Engineering Hileman A R Insulation coordination for power systems Taylor and Francis Group 1999 Vila Ra l Omar Generador de impulsos de 4 etapas en serie Manuscrito 1992 Roth A T CNICA DE LA ALTA TENSI N Editorial Labor Barcelona 1966 Castellanos H D Tensi n de chispa para distancias de aislamiento hasta un metro con impulsos de polaridad positiva utilizando electrodos punta punta y punta placa Tesis de maestr a UIS 2002 Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander John Jairo Cantor Rodr guez N stor Javier Ram rez Ardila Manual De Seguridad En El Laboratorio De Alta Tensi n De La UIS Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander Fuentes Barrera A J Perico Arias R A Campo el ctrico en l neas de alta tensi n Comparaci n cr tica de sus valores l mites de exposici n teniendo como referencia la normatividad colombiana Tesis de grado Bucaramanga Universidad Industrial de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2011 Aponte Guillermo Experiencia en la medici n de campos el ctricos y magn ticos en
50. a did ctica que muestra de una manera m s clara y ordenada la informaci n necesaria para realizar las pr cticas de laboratorio definidas en la asignatura Alta Tensi n El manual pretende puntualizar el desarrollo de las pr cticas de laboratorio por medio de recomendaciones espec ficas de seguridad conceptos te ricos b sicos procedimientos claros y completos y bibliograf a necesaria para que los estudiantes puedan profundizar los temas tratados En l se incluyen dos nuevas pr cticas a ser realizadas por los estudiantes y adem s un procedimiento a ser llevado a cabo en una de las ya existentes con esto se busca aprovechar al m ximo las horas de trabajo designadas al laboratorio de la materia de Alta Tensi n que se ofrece como electiva profesional para la carrera de Ingenier a El ctrica Tambi n se presenta el esquema de conexiones del Laboratorio de Alta Tensi n en un plano que permite una mejor visualizaci n para identificar correctamente como se encuentran interconectados los equipos en el laboratorio y en caso de da o de alg n elemento permitir su reemplazo de una forma m s r pida y eficiente Dicho plano adem s ayudar a los estudiantes en su comprensi n del funcionamiento del laboratorio y sus componentes Proyecto de Grado Trabajo de Investigaci n Facultad de Ingenier as F sico Mec nicas Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y Telecomunicaciones Director Julio C sar Chac n Velasco 14
51. a tensi n Comparaci n cr tica de sus valores l mites de exposici n teniendo como referencia la normatividad colombiana Tesis de grado Bucaramanga Universidad Industrial de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2011 IEEE standard procedures for measurement of power frequency electric and magnetic fields from AC power lines IEEE Std 644 New York USA IEEE 1994 25 EPRI Transmission line reference book 345 kV and above 2 ed Palo Alto California J J LaForest 1982 BEGAMUDRE Rakosh D Extra high voltage A C transmission engineering ___ New York John Wiley 1986 Art culos especializados Campo el ctrico de l neas de transmisi n de Extra Alta Tensi n el Medio Ambiente ENDESA Chile 30 PR CTICA No 3 DESCARGA EL CTRICA EN GASES 1 Objetivos 1 1 Analizar la teor a de las descargas el ctricas en gases seg n las investigaciones de Townsend y revisar el criterio de chispa 1 2 Analizar la teor a de descargas seg n Paschen y confrontarla con la de Townsend 1 3 Graficar las relaciones amp f E p para el aire y para el SFg y analizar los resultados 2 Marco te rico 2 1 Descarga el ctrica en gases seg n Townsend Las primeras experiencias asociadas con las descargas el ctricas en los gases fueron realizadas por Townsend Inicialmente con E O se tiene un estado de equilibrio el cual se mantiene hasta aplicar un campo suficientemente alto Townsend estu
52. ado denominado impulso 250 2500 es un impulso con una duraci n hasta la cresta de 250 us y una duraci n hasta la cola de 2500 us Tambi n en este ensayo es dif cil lograr las duraciones del impulso acept ndose las siguientes tolerancias entres los valores especificados y los valores realmente medidos T 250 20 us T2 2500 60 us En ciertos casos por ejemplo con objetos de baja impedancia puede resultar dif cil ajustar la forma del impulso para quedar dentro de los valores de tolerancia recomendados En estos casos otras tolerancias u otras formas de onda pueden ser especificadas para un equipo en particular La tensi n de descarga disruptiva para grandes intervalos de aire puede influenciar la duraci n del valor de cresta y de la cola del impulso de maniobra Ya que los impulsos de tensi n son referenciados como de Ti Ts entonces la onda 250 2500 es la aceptada actualmente como la onda impulso maniobra con sus respectivas tolerancias 65 Generaci n de impulsos Los ensayos de aislamiento a impulso normalizado que simulan las solicitaciones con frente brusco de origen atmosf rico o de maniobra se realizan con generadores de impulso Gl DE TENSION El esquema b sico de los generadores de impulso es generalmente el de Marx multietapa que muestra la fig 7 5 y consiste en grupos de capacitores que se CARGAN en PARALELO por medio de rectificadores de alta tensi n a trav s de resistencias de carga La
53. al de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto LISTA DE TABLAS Tabla 1 Partes que componen cada una de las pr cticas del actual manual del Laboratorio de Alla TensSI nan Tabla 2 Partes que componen cada una de las pr cticas del manual actualizado del Laboratorio de Alta Tensi n 12 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELEGOMUNICACIONESS _9 Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto ANEXOS ANEXO A Manual del Laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander AA 48 ANEXO B Plano del circuito de control del Laboratorio de Alta Tensi n 153 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS g Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto RESUMEN T TULO ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER AUTORES EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S GERSON FABIAN OVIEDO GALVIS PALABRAS CLAVES Alta tensi n manual laboratorio CONTENIDO En el presente documento se presenta el nuevo Manual de Laboratorio de Alta Tensi n como una herramient
54. al de Santander buscando contar en el laboratorio con una gu a m s completa y detallada que permita realizar las pr cticas bajo condiciones de seguridad y sobre todo con la certeza que al final de cada experiencia los estudiantes obtengan los resultados esperados siempre y cuando esta herramienta se interprete y aplique de la manera adecuada En general el contenido del manual est dividido en doce pr cticas cada una de ellas enfocada a un determinado tema que hace parte de la teor a vista en clase El manual contiene una estructura definida e igual para todas las pr cticas la cual consta de un titulo objetivos de la pr ctica introducci n y o marco te rico procedimientos para cada prueba y bibliograf a necesaria para que los estudiantes profundicen los temas tratados 16 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 2 DESCRIPCI N DEL PROYECTO 2 1 OBJETIVOS 2 1 1 Objetivo general e Actualizar el manual de pr cticas del laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander 2 1 2 Objetivos espec ficos e Redise ar los procedimientos de las pr cticas descritas en el manual de laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander e Adicionar los procedimientos para la ejecuci n de nuevas pr cticas a realizar en el laboratorio de Alta Tensi n d
55. alizadas en el mismo nivel de tensi n n n mero total de pruebas validas 20 impulsos m nimo seg n la norma B M todo de Dixon y Mood Dixon y Mood idearon una metodolog a para calcular la tensi n de chispa V50 que consiste en tomar el n mero de eventos de menor ocurrencia ya sea chispas o soportes y con base en esta elecci n hacer el c lculo de la tensi n de acuerdo a la siguiente expresi n EnV AV V TIT E pro 8 3 Donde ny es el n mero menos frecuente entre los eventos soportes o chispas en cada nivel de tensi n Vy nivel de tensi n aplicada kV 75 8 4 Donde V nivel de tensi n aplicada m s alto kV V nivel de tensi n aplicada m s bajo kV m n mero de niveles de tensi n aplicada El signo es positivo si utilizan los soportes y negativo si utilizan las chispas Una ventaja de este m todo es la de conocer simult neamente un estimativo de la tensi n de chispa y la desviaci n est ndar siempre y cuando los datos est n normalmente distribuidos La desviaci n est ndar estimada se calcula de acuerdo a la siguiente expresi n 2 En Vo _ 1 62 vY v 0 047AV 8 5 E 8 5 3 Procedimiento 3 1 Tomar los datos de temperatura presi n y humedad relativa en el laboratorio y consignarlos en la hoja de registro de datos 3 2 Tomar los datos referentes al objeto de prueba a utilizar durante el ensayo 3 3 Verific
56. alizar mediciones de campo el ctrico para una configuraci n determinada teniendo en cuenta las siguientes recomendaciones generales las mediciones se deben efectuar a 1 m de altura sobre el nivel del suelo tal y como se muestra en la fig 2 4 La sonda debe estar orientada para leer la componente vertical de la intensidad del campo el ctrico 27 Figura 2 4 Configuraci n que permite sostener el medidor de intensidad de campo el ctrico en una posici n correcta conservando la altura estipulada en la norma 1 m y manteniendo una distancia prudente al observador para minimizar el efecto de proximidad Tomado de 4 3 5 Construir el perfil de campo el ctrico y comparar con el simulado e La distancia entre el medidor de intensidad de campo el ctrico y el operador debe ser de al menos 2 5 m e La distancia entre el medidor y los objetos no permanentes debe ser de al menos tres veces la altura del objeto con el fin de medir el valor del campo no perturbado e La distancia entre el medidor y los objetos permanentes debe ser por lo menos de 1m e El perfil lateral o transversal de la intensidad del campo el ctrico a lo ancho de la zona de servidumbre debe ser medido en intervalos seleccionados iguales e Se deben realizar por lo menos 5 mediciones equidistantes mientras se est bajo los conductores e El perfil longitudinal de la intensidad de campo el ctrico debe ser medido en el lugar del eje de la l nea donde el ca
57. antander Marca Haefely tipo S serie 8 etapas M xima energ a por etapa 2 5 kJ Capacidad por etapa 500 nF Tensi n m xima por etapa 100 kV Eficiencia para lA 86 97 Eficiencia para IM 83 90 21 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Figura 2 Unidad de carga del generador de impulsos de tensi n Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander Figura 3 Divisor capacitivo amortiguado Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander 22 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Marca Haefely Tensi n M xima lA 1 200 kV Tensi n M xima IM 1 000 kV Relaci n 720 5 1 Figura 4 Espinter metro Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santan
58. ar el montaje del generador de impulsos siguiendo las recomendaciones de la pr ctica No 7 3 4 Fijar la tensi n inicial de acuerdo con los datos suministrados por el profesor e iniciar el proceso para determinar el utilizando el m todo Up and down se deben aplicar un m nimo de 20 impulsos efectivos para impulso atmosf rico Registrar estos valores y eventos en la hoja de datos obtenidos 3 5 Calcular el de acuerdo con la norma IEC IEEE y las f rmulas de Dixon y Mood Registrar los valores empleados y los c lculos realizados en la hoja de c lculos 3 6 Hallar los valores normalizados para la Vso y compararlos con los actuales a condiciones de laboratorio 76 REGISTRO DE DATOS CONDICIONES ATMOSF RICAS Normalizadas Laboratorio Temperatura 20 Temperatura Presi n 760 mm Hg Presi n Humedad 11 g m Humedad Relativa Absoluta FACTORES DE CORRECCI N Impulso Polaridad Atmosf rico Maniobra Corriente Alterna k factor de correcci n por densidad del aire k2 factor de correcci n por humedad 77 DATOS OBTENIDOS MUESTRA No Objeto de prueba Tipo de impulso lA IMO Fecha Tensi n de Tensi n Tiempo de Flameo en microsegundos us Carga medida en Por etapa kV Flameo No Flameo 0 Realiz Revis 78 Objeto prueba H
59. ascos aislantes Tomado de 2 101 Introducir el electrodo negativo dentro del tanque de tal manera que haga contacto con el agua y despu s conectarlo en serie a trav s de un miliamper metro con la tierra del laboratorio 3 8 Anotar en la hoja de registro de datos la hora temperatura y humedad del recinto en el cual se realizar el ensayo 3 9 Definir la tensi n de prueba conforme a la clasificaci n del casco y anotarla en la hoja de registro de datos Para cascos clase A y D se aplica la tensi n en forma escalonada desde O V cero volts con incrementos de 200 V y cada tensi n se mantiene durante 1 minuto hasta alcanzar 2 200 V esta ultima tensi n se mantiene durante 3 minutos paso seguido se observa la medida del amper metro y se anota en la hoja de registro de datos Para los cascos clase B se utiliza el aparato de ensayo de alta tensi n se aplica tensi n en forma escalonada desde O V cero volts con incrementos de 2 000 V manteniendo cada nivel de tensi n durante 1 minuto cuando se alcancen 20 kV esta ultima tensi n se mantiene durante 3 minutos luego se observa la lectura del miliamper metro Pasados los 3 minutos a la tensi n de 20 kV se sigue aumentando la tensi n hasta alcanzar 30 kV Tabla 12 3 Tiempos de exposici n a la tensi n para cascos clase B 2 Tensi n aplicada Tempo de aplicaci n minutos OV 2000 V 4000 V 6000 V 8000 V 8000 V 10000 V 12000 V 14000 V 16000 V 18000 V 2000
60. atory equipment are interconnected and in case that any of the elements suffer damage it makes its replacement easier quicker and more efficient The plan will also help the students to understand in a better way how the laboratory and its components work Degree project Research paper Facultad de Ingenier as F sico Mec nicas Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica Telecomunicaciones Director Julio C sar Chac n Velasco Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 1 INTRODUCCI N La asignatura Alta Tensi n es una electiva profesional aplicada al programa de Ingenier a El ctrica de la Universidad Industrial de Santander la cual pretende dar a los estudiantes no s lo unas bases te ricas acerca de los fen menos producidos a grandes niveles de tensi n sino tambi n una parte pr ctica que permita aplicarlas y entenderlas de un mejor modo Por esta raz n la asignatura brinda al estudiante cada semana un tiempo determinado para realizar ensayos en el laboratorio de Alta Tensi n los cuales van desde estudios de campo el ctrico en l neas de transmisi n hasta pruebas de impulso en dispositivos contra sobretensiones Este proyecto tuvo como finalidad la actualizaci n del Manual de laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industri
61. ciadas a los cuidados con el casco usos resistencia al impacto resistencia a la penetraci n resistencia a la absorci n e inflamabilidad y resistencia diel ctrica En las tablas 12 1 y 12 2 se observa la clasificaci n de los cascos seg n la norma ANSI Z 89 1 99 Tabla 12 1 Clasificaci n de los cascos seg n el tipo de riesgo 3 Clase Clasificaci n por tipo de riesgo Resistencia de aislamiento Clase A Acci n de impactos Penetraci n de agua Penetraci n de fuego Salpicaduras gneas Salpicaduras qu micas Riesgo el ctrico limitado 2 000 V AC Clase B Riesgos el ctricos MT Acci n de impactos Penetraci n de agua Penetraci n de fuego Salpicaduras gneas Salpicaduras qu micas Clase C Acci n de impactos Penetraci n de agua Penetraci n de fuego Salpicaduras gneas Salpicaduras qu micas NO protege riesgo el ctrico Casco met lico Clase D Penetraci n de fuego Acci n de impactos Riesgo el ctrico limitado 2 000 V AC Tabla 12 2 Clasificaci n de los cascos clase B 3 Clase Protecci n contra B1 Impacto Penetraci n Absorci n Inflamabilidad Diel ctrico hasta 2 200 V B2 Impacto Penetraci n Absorci n Inflamabilidad Diel ctrico hasta 15 000 V B3 Impacto Penetraci n Absorci n Inflamabilidad Diel ctrico hasta 25 000 V 3 Procedimiento 3 1 Identificar y registrar cada uno de los asp
62. co Los DPS son aparatos destinados a proteger el material el ctrico contra las sobretensiones transitorias elevadas originadas por descargas atmosf ricas maniobra ferroresonancia etc a limitar su duraci n y frecuentemente a limitar la amplitud de la corriente subsiguiente Estos dispositivos comenzaron con formas de cuernos entre los cuales bajo una sobretensi n se iniciaba una descarga evolucionaron al DPS de SiC carburo de silicio con resistencias no lineales en serie a un explosor y luego surgi la tecnolog a con xidos met licos dentro de los cuales se populariz el uso del xido de zinc ZnO Los DPS de SiC recortador utilizan v lvulas de resistencias no lineales de carburo de silicio en serie con una estructura de explosores a trav s de los cuales se descarga la sobretensi n las v lvulas limitan y cortan la corriente La utilizaci n de los explosores es necesaria debido a que el carburo de silicio tiene un peque o coeficiente de no linealidad y siempre estar a conduciendo La conexi n en serie de los explosores disminuye la tensi n aplicada a los bloques impide el paso de corrientes de fuga y corta el paso de la corriente que se produce despu s de una descarga Los DPS ZnO limitador contienen pastillas de oxido met lico que funcionan como varistores presentando una alta impedancia en condiciones normales de funcionamiento de la red teniendo unas descargas en funcionamiento normal del orden de mi
63. conexiones u operar un equipo el ctrico no coloque parte alguna de su cuerpo en otro circuito en un equipo puesto a tierra o entre terminales Respete las zonas de tr nsito evitando colocar equipos o extender conductores en stas No realice empalmes Si esto no puede evitarse no empalme conductores de diferente calibre o material y asegure el adecuado aislamiento del empalme e g cinta aislante Antes de conectar un borne o empalmar un cable cuyas puntas est n dispersas realice el trenzado del mismo Toda conexi n debe ser firme segura y muy bien aislada no deben quedar conexiones flojas o expuestas sin medio aislante porque podr an ocasionar da os accidentes y o puntos calientes Procure que la estructura met lica de todo equipo el ctrico est conectada a tierra Las tapas de las cajas de conexiones cajas de fusibles cajas de interruptores etc deben permanecer cerradas y con todos los tornillos puestos Escoja las secciones calibres de los cables y conductores de acuerdo con las corrientes previstas determinadas a partir de los c lculos previos realizados con el esquema de conexi n planteado al preparar la pr ctica Al utilizar los condensadores debe acatarse estrictamente el valor de la tensi n nominal dado por el fabricante Cuando se empleen equipos con restricci n de disipaci n de potencia resistencias re statos potenci metros inductancias etc se debe respetar estrictamente el l mite
64. continuaci n se describe el procedimiento para realizar ensayos siguiendo la metodolog a para aislamientos clase 2 pruebas up and down El m todo up and down se utiliza en los ensayos que se efect an con ondas tipo impulse atmosf rico e impulsos maniobra Permite una estimaci n bastante confiable de la tensi n de chispa cuando esta se comporta como una poblaci n normalmente distribuida Con este m todo tambi n es posible conocer una estimaci n para la desviaci n est ndar Para implementar el m todo inicialmente se estima una tensi n de chispa Vk V 50 para la distancia de separaci n entre electrodos a probar para el aislamiento que se est investigando Al aplicar un impulso de tensi n con este valor si no se produce chispa entonces se incrementa el valor de tensi n inicial 73 en un valor AV que seg n las recomendaciones de la para impulsos atmosf ricos puede ser calculado de la siguiente manera AV 0 03 Vioo 8 1 Se aplica el nuevo impulso de tensi n de valor V sp A4V si no se presenta chispa se incrementa nuevamente la tensi n anterior en un AV Si se presenta chispa debe disminuirse en el mismo valor AV y as sucesivamente hasta completar el numero de impulsos requeridos Se considera el primer impulso efectivo a la primera chispa En este procedimiento para la evaluaci n de la tensi n de chispa el n mero n de impulsos aplicados generalmente no debe ser inferior a 20 y solamente en ca
65. der Marca Haefely Di metro de esferas 25 cm 23 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Figura 5 Consolas de mando del espinter metro y del generador de impulsos de tensi n Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander e Transformador elevador te tensi n alterna Esta unidad permite la implementaci n de pruebas donde se soliciten se ales de C A 60 Hz Las figuras 6 y 7 muestran su estructura general Figura 6 Transformador elevador de corriente alterna tipo tanque Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander 24 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER SES ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES ga Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Marca Foster Tensi n primaria 0 500 V Tensi n secundaria 0 300 kV Potencia 20 kVA Corriente primaria m xima 40 A Corriente secundaria m xima 67 mA Incluye divisor de tensi n hmico de relaci n calibrada 1055 1 Figura 7 Consola de man
66. der solidariamente por los da os en los equipos producto de la falta de preparaci n irresponsabilidad desidia o negligencia evidente y comprobable a partir del concepto t cnico del profesor o del laboratorista Consulte en los cat logos y manuales los valores de placa de los instrumentos los datos t cnicos y las caracter sticas suministradas por los fabricantes antes de realizar conexiones y mediciones Compruebe el estado de todo el equipo que se va a utilizar en la pr ctica antes de empezar a realizarla y reporte cualquier anomal a que descubra Revise los cables el ctricos y los conectores reemplace inmediatamente aquellos que est n deteriorados y nunca utilice conductores con aislamiento defectuoso Evite colocar elementos met licos o l quidos sobre o cerca de los equipos el ctricos especialmente los equipos que est n abiertos En los bancos de trabajo s lo deben estar los elementos y equipos directamente involucrados con la realizaci n de la pr ctica No se deben colocar sobre los bancos elementos como bolsos maletines cuadernos celulares o cualquier otro elemento personal Sea ordenado y organizado al realizar las conexiones No enrede los cables En la medida de lo posible realice el montaje del circuito empleando como gu a el color del aislante del conductor polaridad tensi n etc distribuya los aparatos e instrumentos de medida de manera que puedan tomarse c modamente sus lecturas Al hacer
67. determinado por el fabricante Verifique el burden potencia nominal de los transformadores de medida y comp relo con el consumo de potencia de los diferentes aparatos de medida que se van a conectar al transformador Trate los instrumentos de medici n con gran cuidado Evite golpearlos someterlos a vibraciones etc Las conexiones entre los aparatos de medici n deben ser los m s cortas y flexibles posibles respetando las distancias de seguridad y preferiblemente utilizando cables con aislante de colores que permitan identificarlas r pidamente En general no utilice puntas para la conexi n de los instrumentos de medida y nunca las utilice para medir corrientes Al colocar los conectores de medici n en las clavijas de los instrumentos f jese en los signos o marcas dibujadas sobre el aparato Lo mismo debe hacerse al aplicar las puntas de medici n sobre el circuito para registrar tensiones sin embargo tal como se indic en el tem anterior no se recomienda el uso de las puntas de medici n sobre circuitos energizados 10 Verifique que los amper metros est n conectados en serie y los volt metros en paralelo Si es necesario desconectar el circuito secundario de un transformador de corriente debe cortocircuitar previamente los bornes de salida del transformador De lo contrario se producen voltajes muy elevados que pueden causar accidentes o da ar el transformador Para los equipos de medida escoja siempre los
68. di la variaci n de la corriente en un gas para un sistema de placas planas y paralelas en funci n de la tensi n aplicada observ que la corriente se incrementa proporcionalmente a la tensi n aplicada permaneciendo constante en un valor is conocido como corriente de saturaci n A una tensi n mayor la corriente aumenta por encima de en forma exponencial esta relaci n entre la corriente y la tensi n se ve en la fig 3 1 A medida que el campo se incrementa los electrones que dejan el c todo son acelerados m s y m s entre colisiones hasta que ganan la suficiente energ a para causar la ionizaci n por colisiones con mol culas o con tomos del gas Este incremento de corriente es justificado por Townsend a trav s de la introducci n del coeficiente de ionizaci n o primer coeficiente de Townsend a Este coeficiente a se define como el n mero de electrones producidos por un electr n por unidad de longitud de trayectoria en la direcci n del campo 31 a 5 2 5 N 5 Transici n a corriente Regi n 58 autosostenida e inicio hmica Saturaci n de la chispa Figura 3 1 Caracter stica estacionaria corriente tensi n Modificado de 1 Si se asume que es el n mero de electrones en la distancia desde el c todo en la direcci n del campo el incremento de electrones dn en la distancia dx ser dn 3 1 Lo que conduce a n 3 2 Donde N
69. do del transformador elevador de tensi n alterna Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander e Chisp metro Equipo dise ado para la ejecuci n de pruebas sobre acites diel ctricos En la figuras 8 se muestra el chisp metro 25 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y Perfecta Combinaci n entre Energ a Intelecto Figura 8 Chisp metro Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de pregrado de la Universidad Industrial de Santander Marca Siemens Tensi n primario 0 216 V Tensi n secundario 0 60 Kv Volt metro anal gico En la figura 9 se muestra el osciloscopio que se utiliza en el Laboratorio de Alta Tensi n 26 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES o Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Figura 9 Osciloscopio gt H 2 Ey E i Fuente Vargas Edgar Pruebas De Tensi n De Ruptura Diel ctrica En Equipos De Protecci n Personal Para Operarios De L nea Viva Tesis de
70. e sta en la formaci n de profesionales ntegros sean de alguna forma retribuidos 18 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 2 4 ALCANCE A partir de una revisi n detallada del contenido del actual Manual de laboratorio de Alta Tensi n junto con un trabajo de investigaci n el alcance de ste trabajo de grado comprende el cumplimiento de los objetivos anteriormente expuestos entregando a los estudiantes una nueva gu a de pr cticas de laboratorio actualizada y m s completa que permite aplicar la teor a vista en clase por medio de conceptos claves y procedimientos precisos 2 5 IMPACTO SOCIAL Y VIABILIDAD Este proyecto favorece el aprendizaje en los estudiantes de Ingenier a El ctrica en cuanto a la parte pr ctica de la asignatura Alta Tensi n Los estudiantes contar n con un manual de laboratorio m s completo y sobretodo actualizado y entendible que garantice la calidad de su educaci n al referirse a estos temas Los conceptos te ricos que sean requeridos en la pr ctica ser n mejor comprendidos la implementaci n real en el laboratorio de los esquemas el ctricos ser m s confiable y al mismo tiempo m s segura el trabajo en el laboratorio ser m s pr ctico tanto para los estudiantes como para el profesor todo esto con el fin de tener una
71. e 10 kV m y que en circunstancias especiales algunos individuos pueden detectar campos de 3 kV m En cuanto a las personas sometidas a estudios con campos de hasta 20 kV m se manifiestan en ellas en forma d bil algunos efectos en sus par metros vitales los que son reversibles y est n dentro de la dispersi n natural de ellos No se ha detectado impactos nocivos en las personas ni secuelas da inas El campo el ctrico natural originado en la superficie de la tierra es de 100 V m a 150 V m mientras que ante por ejemplo la descarga de un del rayo se alcanzan valores de campo el ctrico hasta de 2 MV m De acuerdo a la reglamentaci n colombiana 1 se tiene que 5 kV m corresponden al l mite de campo el ctrico al cual puede ser expuesto el p blico en general sin riesgos para la salud 25 2 1 Medici n de la intensidad del campo el ctrico en los puntos cercanos una l nea de alta tensi n Es posible medir la intensidad del campo el ctrico en l neas de alta tensi n de CA utilizando un medidor de cuerpo libre Free Body meter tambi n conocido como medidor a potencial flotante el cual apropiado para las mediciones de tipo inspecci n debido a que es port til permite mediciones por sobre el plano de tierra y no requiere de una referencia de tierra conocida Por ello este tipo de medidor es recomendado para mediciones a la intemperie en terreno cerca de las l neas de alta tensi n Un medidor de intensidad de
72. e la Universidad Industrial de Santander e Elaborar los esquemas de conexi n de los diversos equipos utilizados en la ejecuci n de las pr cticas en el laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander 2 2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Hoy en d a el manual de laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander no cuenta con una explicaci n actualizada de cada pr ctica a realizar en el laboratorio hacen falta procedimientos puntuales y esquemas m s detallados que permitan a los estudiantes ejecutar las pr cticas de una mejor manera y de acuerdo a lo desarrollado en las experiencias elaborar informes m s completos y organizados Por otra parte se pueden plantear nuevas pr cticas que ofrezcan un mayor aprovechamiento de los equipos y elementos pertenecientes al laboratorio y que al mismo tiempo enriquezcan los conocimientos pr cticos de los estudiantes 17 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Adem s es indispensable tener en cuenta el deterioro de los equipos utilizados en el laboratorio ya que esto conlleva a que se presenten errores tanto en las mediciones como en el procedimiento normal de la pr ctica 2 3 JUSTIFICACI N En la Universidad Industrial de Santander es primordial tener herramientas que apoyen el aprendizaje de los estudiant
73. e la obra en cuesti n EL AUTOR ESTUDIANTE asumir toda la responsabilidad y saldr en defensa de los derechos aqu autorizados para todos los efectos la Universidad act a como un tercero de buena fe Para constancia se firma el presente documento en dos 02 ejemplares del mismo valor y tenor en Bucaramanga a los VEINTISEIS 26 d as del mes de AGOSTO de Dos Mil Once 2011 EL AUTOR ESTUDIANTE EDNA MARGARITA SARMIENTO GARC S Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto ACUERDO No 164 DE 2003 Diciembre 16 ENTREGA DE TRABAJOS DE GRADO TRABAJOS DE INVESTIGACI N O TESIS Y AUTORIZACI N DE SU USO A FAVOR DE LA UIS Yo GERSON FABI N OVIEDO GALVIS mayor de edad vecino de Bucaramanga identificado con la C dula de Ciudadan a No 1 098 602 851 de BUCARAMANGA actuando en nombre propio en mi calidad de autor del trabajo de grado del trabajo de investigaci n o de la tesis denominada o ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER hago entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos de ser el caso en formato digital o electr nico CD o DVD y autorizo a LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER para que en los t rminos establecidos en la Ley 23 de 1982 Ley 44 de 1993 decisi n And
74. e tensi n de impulsos CS Capacitivo amortiguado de 1200 kV e Espinter metro de esferas e Sistema trancapuerta e Unidad de alta tensi n alterna que consta de Consola de control de tensi n alterna entre sus partes principales se encuentran Interruptor principal SWC 1 Interruptor SWC 2 Interruptor trancapuerta SWC 3 Transformador de alta tensi n Conjunto autotransformador transformador Transformador de corriente Amper metro Volt metro e 1 Contactor marca Telemecanique tipo LC1 D 253 cuyos contactos principales se identifican con los n meros 1 2 NO 3 4 NO y 5 6 NO tambi n tienen un contacto auxiliar identificado con los n meros 13 14 36 Santander Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto NO Los terminales de la bobina del contactor est n identificados como A1 A2 y adem s est complementado por un juego de contactos auxiliares marca Telemecanique tipo A 600 P 680 el cual cuenta con cuatro contactos identificados con los n meros 53 54 NO 61 62 NC 71 72 NC y 83 84 NO e C2 Contactor marca Telemecanique tipo LC1 D 633 cuyos contactos principales se identifican con los n meros 1 2 NO 3 4 NO y 5 6 NO adem s tiene dos contactos auxiliares identificados con los n meros 13 14 NO y 21 22 N Los terminales de la bobina del contactor est
75. ebrero de 2006 Fuente Rugeles J Chac n J C MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N 2006 28 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Como resultado se propuso anexar al manual las partes b sicas que debe tener un libro de texto como lo son la portada contraportada tabla de contenido e introducci n estas partes se muestran en el Cap tulo 4 Presentaci n del manual Teniendo en cuenta los riesgos que se corren al realizar cada pr ctica en el laboratorio es de suma importancia presentar en el manual las normas de seguridad requeridas para trabajar en los laboratorios de la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones Figura 11 Ejemplo de dos pr cticas presentes en el actual manual de laboratorio organizadas de manera diferente PRACTICAS No 1 y 2 EVALUACI N DE CAMPOS EL CTRICOS SUPERFICIALES EN CONDUCTORES COEFICIENTES DE POTENCIAL P Los coeficientes de potencial son utilizados para evaluar las cargas que se distribuyen a lo largo de los conductores Se emplea la expresi n n QJ CIV donde 0 y V son los vectores de las cargas y los s de los conduci jectivamente tierra a es la matriz de los coeficientes de capacitancias La matriz de coeficientes de capacitancia
76. ectos que se indican en la hoja de registro de datos para ensayo a cascos aislantes 3 2 Verificar visualmente el tipo clase color marca y dem s caracter sticas t cnicas del casco y anotarlas en la hoja de registro de datos 3 3 Retirar todos los accesorios del casco y dejar nicamente el casquete Revisar que el casco no tenga perforaciones incrustaciones pinchazos cortaduras y o cualquier otra imperfecci n en la superficie del mismo y apuntar los resultados de la inspecci n en la hoja de registro de datos 3 4 Llenar el tanque con agua hasta un nivel tal que permita la inmersi n del casco m nimo 30 litros y seguidamente acomodar el casquete dentro del tanque sujet ndolo de forma que no se mueva y quede ubicado sim tricamente 3 5 Llenar el casquete de la soluci n electrol tica NaCl 6 gramos por litro y verificar que el nivel del agua por fuera del casco coincide con el nivel del electrolito dentro del casco 3 6 Verificar que la distancia vertical es de 12 mm medidos desde el borde del casquete o del orificio del borde del casquete hasta el nivel del agua o electrolito La parte del casquete que NO est introducida en el l quido debe estar seca caso contrario secarla o esperar a que se seque 3 7 Realizar el montaje de la fig 12 1 Introducir el electrodo positivo dentro de la soluci n electrol tica que est dentro del casquete Conectar la fase al electrodo positivo Figura 12 1 Montaje para la prueba a c
77. ectuar los ajustes necesarios para generar una onda de tipo impulso maniobra IM seg n el montaje mostrado en la fig 7 4 3 7 Tomar los datos necesarios en la hoja de registro de datos 3 8 Aplicar un impulso de polaridad positiva o negativa a la misma tensi n de carga por etapa fijada en el numeral 3 3 9 Obtener los tiempos de frente y de cola para todas las formas de onda registradas y comparar con los valores te ricos 3 10 Comparar el tiempo de recorte obtenido con el tiempo de recorte ajustado y obtener el error relativo 3 11 Utilizar las f rmulas reducidas c lculos de consola y completas an lisis de Laplace para hallar los tiempos de frente y de cola de las ondas de tipo impulso atmosf rico y de maniobra Hallar la eficiencia te rica y la real para cada tipo de onda 3 12 Hacer el an lisis sobre la distancia de apertura de las esferas de recorte espinter metro Hallar el factor de seguridad a las condiciones est ndar 70 REGISTRO DE DATOS PRUEBA PARA IMPULSO ATMOSF RICO ONDA DE TENSI N COMPLETA Y RECORTADA Ver figura 7 6 PRUEBA PARA IMPULSO DE MANIOBRA ONDA DE TENSION COMPLETA Ver figura 7 7 Generador de impulso No de etapas Generador de impulso No de etapas Cs nF Cs nF R kQ R Q Rsi Rii Re ext Rf ext Tensi n de carga kV Tiempo de carga s Tensi n de carga kV Osciloscopio
78. egar en la siguiente sesi n despu s de realizada la pr ctica 14 PRACTICA No 1 EVALUACI N DE CAMPOS EL CTRICOS SUPERFICIALES EN LOS CONDUCTORES DE UNA LINEA DE TRANSMISION LT 1 Objetivos 1 1 Estimar el campo el ctrico producido por las cargas equivalentes presentes en los conductores de l neas de transmisi n el ctrica 1 2 Comparar los resultados obtenidos por el m todo de las im genes con los obtenidos por las f rmulas abreviadas 2 Marco te rico Las l neas de transmisi n de alta tensi n generan un campo el ctrico de frecuencia industrial con una intensidad que depende de diversos factores tales como la tensi n de la l nea la potencia que transportan la geometr a del apoyo el n mero de conductores por fase la distancia de los cables al suelo etc Con el fin de obtener el valor del campo el ctrico presente en la superficie de los conductores se pueden utilizar diversas metodolog as dentro de las cuales a continuaci n se describen algunas de ellas 2 1 M todo de las im genes Es utilizado para el c lculo de campos electrost ticos limitados por superficies conductoras de formas definidas cuando la configuraci n geom trica est claramente determinada en la frontera entre dos diel ctricos Es un m todo artificial en el cual aparte de las cargas dadas se introducen unas ADICIONALES de una magnitud y posiciones tales que satisfagan las condiciones de frontera Territorialmente se ub
79. el ctrica de un aceite aislante de acuerdo con el procedimiento establecido en las normas NTC 2975 ASTM D 877 87 Los datos obtenidos en cada ensayo se deben consignar en la hoja de registro de datos 3 3 Hacer el reporte seg n lo especificado en cada norma 4 Equipo utilizado El equipo a utilizar en estos ensayos es el siguiente Chisp metro marca SIEMENS Tensi n Primario 0 216 V Tensi n Secundaria 0 60 kV Volt metro an logo Escala roja indica kVims basado en relaci n de transformaci n del transformador Escala negra indica campo el ctrico en kV ms cm calibrado para una distancia de 2 5 mm con electrodos tipo hongo 58 REGISTRO DE DATOS MEDICI N DE LA TENSI N DISRUPTIVA Realiz Revis Fecha Muestra No Color Temperatura Viscosidad Tipo de probeta ASTM D 877 ASTM D 1816 Separaci n entre electrodos mm Rata de crecimiento de la tensi n kV s 0 5 kV s Prueba No sin Y Observaciones Promedio Consistencia estad stica mayor valor menor valor 3 A B lt valor siguiente a B Nota la primera aplicaci n de la tensi n se ignora 59 Bibliograf a ROTH Arnold T cnica de la alta tensi n Barcelona Editorial Labor 1966 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACI N Y CERTIFICACI N Electrotecnia M todo de ensayo para determinar la tensi n de ru
80. es cubriendo todos los aspectos de la educaci n ya que su misi n contempla una formaci n de alta calidad profesional Para que lo anterior sea posible los miembros de la comunidad estudiantil deben contar con espacios y herramientas adecuadas que incentiven su inter s por las diferentes asignaturas y as cu ndo stas requieran de una parte pr ctica para ser mejor comprendidas se pueda contar con todo lo necesario para lograr un buen trabajo experimental Los laboratorios son espacios donde el estudiante lleva a la realidad la teor a vista en clase y adem s es una oportunidad para que se relacione con aspectos que le ser n de amplia utilidad en su vida profesional por ello lo ideal es que dichos espacios cuenten con una tecnolog a que ste al d a en los avances de la ciencia tanto en la parte de hardware como software A pesar que el laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander cuenta con algunos equipos deteriorados por el uso y el tiempo es de inmensa utilidad para los estudiantes de Ingenier a El ctrica pues las actividades que se llevan a cabo en l son primordiales en su formaci n profesional Por la anterior raz n es necesario hacer una actualizaci n del manual e incluir nuevas pr cticas con el fin de aprovechar al m ximo los recursos con que cuenta el laboratorio Tambi n se debe formalizar el manual como una publicaci n de la Universidad Industrial de Santander para que los esfuerzos d
81. es de chispa para los ejemplos 4 proporcionados Bibliograf a IEEE Std 4 1995 IEEE Standard Techniques for High Voltage Testing New York 1995 IEEE Std 4a 2001 Amendment to IEEE Standard Techniques for High Voltage Testing New York 2001 RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 ROTH Arnold T cnica de la alta tensi n Barcelona Editorial Labor 1966 CASTELLANOS ZAMBRANO Henry Dalid Tensi n de chispa para distancias de aislamiento hasta de un metro con impulsos de polaridad positiva utilizando electrodos punta punta y punta placa Tesis de Maestr a en Potencia El ctrica Bucaramanga Universidad Industrial de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2002 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACI N Y CERTIFICACI N M todo de ensayo para aisladores de potencia el ctrica NTC 1285 Bogot D C El Instituto 2000 KUFFEL E y ZAENGL W S High voltage engineering fundamentals 1 ed London Pergamon Press 1984 HILEMAN A R Insulation coordination for power systems Taylor and Francis Group 1999 48 PR CTICA No 5 EFECTO CORONA EN LOS CONDUCTORES EVALUACI N Y AN LISIS 1 Objetivos 1 1 Evaluar los pulsos corona y confrontar el inicio de los mismos con el criterio de Peek 1 2 Evaluar el efecto corona en conductores Obtener las p rdidas de potencia en W m para una l nea de transmisi n utilizando los resu
82. ferentes distancias entre medido y operador medidor y objetos no permanentes medidor y objetos permanentes c mo debe ser medida la intensidad del campo el ctrico para el perfil lateral y el longitudinal y por ltimo el n mero de mediciones a realizar las cuales se registran en la debida tabla de datos 4 4 ELABORACI N DEL ESQUEMA DE CONTROL DEL LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UIS La consola de control de tensi n alterna es la parte de la unidad de alta tensi n desde donde se controla el arranque y posterior operaci n del transformador de 35 Universidad s UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER panic ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto alta tensi n durante los ensayos de tensi n alterna La consola de control se puede observar en la figura 5 Se elabor un plano del circuito de control del Laboratorio de Alta Tensi n que muestra las conexiones existentes entre la consola de control de tensi n alterna y los diferentes equipos del laboratorio el cual se muestra en la figura 14 Las partes que componen el circuito de control del laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander son e Unidad generadora de impulsos de tensi n que consta de Generador de impulsos SGS 800 20 de 2 5 kJ por etapas y 800 kV m ximos de salida 8 etapas Consola de control GC 222 Unidad de carga LGR 100 15 Divisor d
83. forme a la clasificaci n del mismo ver tabla 11 1 y anotarla en la hoja de registro de datos para ensayos a guantes aislantes 94 3 11 Anotar en la hoja de registro de datos la temperatura y humedad del recinto en el cual se realizar el ensayo 3 12 Energizar el equipo y aumentar la tensi n con una velocidad aproximada de 1kV por segundo hasta alcanzar la tensi n de prueba Con el cron metro ceros activarlo y mantener la tensi n de prueba de 1 a 3 minutos Supervisar que el valor de la corriente de fuga mostrado por el miliamper metro no supere los valores establecidos seg n la tabla 11 2 3 13 Luego de comprobar que el circuito esta desenergizado consignar en la hoja de registro de datos la temperatura final y humedad final del recinto 3 14 Ingresar a la zona de pruebas y desmontar el objeto de prueba Una vez desmontado del circuito el guante se debe secar e inspeccionar f sicamente en busca de nuevos imperfectos 3 15 Por ltimo se realiza el an lisis de resultados de la siguiente manera a En caso que el guante presente nuevas deformaciones en su superficie se debe colocar en la hoja de registro de datos NO APROBO LA PRUEBA y su causa b En caso que el guante se encuentre en perfecto estado se procede como sigue e Si el guante SOPORT la tensi n de prueba durante el tiempo de prueba SIN FALLAR y SIN SUPERAR LA CORRIENTE DE FUGA se da como criterio la ACEPTACION del mismo y se anota en la hoja de registro
84. ga Tensi n de cebado a frecuencia industrial aplica s lo a DPS de SiC valor de la tensi n a frecuencia industrial medida en valor de cresta y dividida por v2 que aplicada entre los bornes de un DPS provoca el cebado de todos los explosores en serie Tensi n m xima de operaci n continua MCOV aplica s lo a DPS de ZnO es la m xima tensi n que puede ser aplicada entre bornes del DPS de forma indefinida sin que haya un aumento tanto en las p rdidas como en la temperatura del dispositivo En la fig 9 1 se pueden observar las principales caracter sticas de funcionamiento de un DPS de carburo de silicio 81 Figura 9 1 Tensiones y corrientes presentes en el instante de descarga de un DPS de SiC 3 Procedimiento 3 1 Realizar el montaje de la fig 9 2 conectando el DPS de SiC directamente a tierra Figura 9 2 Montaje para ensayos con corriente alterna 82 3 2 Aplicar tensi n al pararrayos de SiC con una rata r pida de 3 kV s y registrar los valores de la tensi n de cebado y la tensi n de reposici n en la hoja de datos obtenidos tabla 9 1 3 3 Utilizando el montaje de la fig 9 2 obtener la corriente de drenaje con diferentes sobretensiones para el DPS de SiC y para el de ZnO Registrar estos valores en la hoja de datos obtenidos tabla 9 2 3 4 Presentar una gr fica de Tensi n por unidad contra Corriente de drenaje en valor pico para los dos tipos de DPS Los valores en por unidad se refieren
85. grado del trabajo de investigaci n o de la tesis denominada o ACTUALIZACI N DEL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER hago entrega del ejemplar respectivo y de sus anexos de ser el caso en formato digital o electr nico CD o DVD y autorizo a LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER para que en los t rminos establecidos en la Ley 23 de 1982 Ley 44 de 1993 decisi n Andina 351 de 1993 Decreto 460 de 1995 y dem s normas generales sobre la materia utilice y use en todas sus formas los derechos patrimoniales de reproducci n comunicaci n p blica transformaci n y distribuci n alquiler pr stamo p blico e importaci n que me corresponden como creador de la obra objeto del presente documento PAR GRAFO La presente autorizaci n se hace extensiva no s lo a las facultades y derechos de uso sobre la obra en formato o soporte material sino tambi n para formato virtual electr nico digital ptico uso en red Internet extranet intranet etc y en general para cualquier formato conocido o por conocer EL AUTOR ESTUDIANTE manifiesta que la obra objeto de la presente autorizaci n es original y la realiz sin violar o usurpar derechos de autor de terceros por lo tanto la obra es de su exclusiva autor a y detenta la titularidad sobre la misma PAR GRAFO En caso de presentarse cualquier reclamaci n o acci n por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobr
86. herramienta de clase m s agradable y poder apoyar en ella las actividades a realizar en el laboratorio 19 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 3 FUNDAMENTACI N TE RICA La elaboraci n de manuales de pr cticas de laboratorio es una herramienta que se utiliza en la docencia con el fin de facilitar al estudiante el desarrollo de competencias relacionadas con el saber hacer y en los cuales los docentes recurren a su experiencia para la selecci n de las pr cticas adecuadas para sus aprendices Sin embargo la estructura poco flexible de algunos de estos manuales no les permite en ocasiones profundizar en los temas que para ellos resulte de inter s Ante esta situaci n y con la preocupaci n inicial surgida acerca de actualizar las pr cticas de laboratorio para los estudiantes de Ingenier a El ctrica seguida de la necesidad de elaborar un texto que adem s de recoger las pr cticas adecuadas con las ilustraciones apropiadas para el aprendizaje d los conceptos b sicos sobre Alta Tensi n nace la actualizaci n del manual del Laboratorio de Alta Tensi n Este debe incentivar y permitir al estudiante seguir explorando en cada uno de los temas que en l se incluyen de forma tal que el alumno tenga la opci n de escoger dentro de su nivel de formaci n el grado
87. ica y de Mis Santander Telecomunicaciones LABORATORIO DE ALTA TENSI N MANUAL DE PRACTICAS Por Julio Rugeles J Msc Julio C sar Chac n V MPE TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCI N MANUAL DE SEGURIDAD EN LOS LABORATORIOS DE LA E3T CONTENIDO DE LOS INFORMES PR CTICA No 1 Evaluaci n del campo el ctrico superficial en los conductores de una l nea de transmisi n PR CTICA No 2 Evaluaci n del campo el ctrico en las proximidades de una l nea de transmisi n 7 1 PR CTICA No 3 Descarga el ctrica en gases PR CTICA No 4 Procedimientos de correcci n de la tensi n de chispa V50 PR CTICA No 5 Efecto corona en los conductores Evaluaci n y an lisis PR CTICA No 6 Determinaci n de la tensi n de ruptura diel ctrica en aceites aislantes PR CTICA No 7 Obtenci n de formas de onda normalizadas PR CTICA No 8 Determinaci n de la tensi n de chispa Vso PR CTICA No 9 Ensayos en dispositivos contra sobretensiones DPS Parte pruebas en corriente alterna 60 Hz PR CTICA No 10 Ensayos en dispositivos contra sobretensiones DPS Parte Il pruebas de impulso PR CTICA No 11 Pruebas de rigidez diel ctrica a elementos de protecci n personal Parte Guantes aislantes de energ a el ctrica P G 23 31 41 49 56 61 73 80 86 91 PR CTICA No 12 Pruebas de rigidez diel ctrica a elementos de protecci n personal Parte Il Cascos aislantes de electricidad 99 I
88. ican all donde se encuentren las im genes de un espejo geom tricamente hablando de las cargas dadas No s lo se emplea en electrost tica tambi n se utiliza para c lculos de campos el ctricos en medios conductores y para campos magn ticos El m todo se basa y se justifica en el teorema de unicidad a la soluci n de la ecuaci n de Laplace V V 0 Las cargas IM GENES realmente NO EXISTEN La soluci n s lo es v lida en la regi n exterior nunca en el espejo Se asume que los conductores son infinitamente largos paralelos al plano de la tierra y que esta es suficientemente buena conductora 15 Para calcular el campo el ctrico producido en la superficie de los conductores es necesario conocer las cargas equivalentes por unidad de longitud en los conductores La relaci n general utilizada para el c lculo de las cargas en los conductores se expresa matricialmente de la siguiente manera 0 c V 1 1 Donde Q vector de cargas c matriz de coeficientes de capacitancia V vector de las tensiones o Nat Figura 1 1 Representaci n de una LT de su imagen La matriz de coeficientes de capacitancias se calcula utilizando los coeficientes de potencial o de Maxwell del sistema de electrodos P obtenidos aplicando directamente el m todo de las IMAGENES 16 Los coeficientes de potencial P se hallan de acuerdo con las siguientes f rmulas 1 Dij
89. ina 351 de 1993 Decreto 460 de 1995 y dem s normas generales sobre la materia utilice y use en todas sus formas los derechos patrimoniales de reproducci n comunicaci n p blica transformaci n y distribuci n alquiler pr stamo p blico e importaci n que me corresponden como creador de la obra objeto del presente documento PAR GRAFO La presente autorizaci n se hace extensiva no s lo a las facultades y derechos de uso sobre la obra en formato a soporte material sino tambi n para formato virtual electr nico digital ptico uso en red Internet extranet intranet etc y en general para cualquier formato conocido o por conocer EL AUTOR ESTUDIANTE manifiesta que la obra objeto de la presente autorizaci n es original y la realiz sin violar o usurpar derechos de autor de terceros por lo tanto la obra es de su exclusiva autor a y detenta la titularidad sobre la misma PAR GRAFO En caso de presentarse cualquier reclamaci n o acci n por parte de un tercero en cuanto a los derechos de autor sobre la obra en cuesti n EL AUTOR ESTUDIANTE asumir toda la responsabilidad y saldr en defensa de los derechos aqu autorizados para todos los efectos la Universidad act a como un tercero de buena fe Para constancia se firma el presente documento en dos 02 ejemplares del mismo valor y tenor en Bucaramanga a los VEINTISEIS 26 d as del mes de AGOSTO de Dos Mil Once 2011 EL AUTOR ESTUDIANTE GERSON FABI N OVI
90. ipo utilizado e Divisor de tensi n hmico 300 10 Ro 350 2 Relaci n calibrada 1055 1 e Transformador elevador de corriente alterna Tipo tanque Marca Foster Tensi n primaria O 500 V Tensi n secundaria O 300 kV Potencia 20 kVA Corriente primaria m xima 40 A Corriente secundaria m xima 67 mA 54 Osciloscopio Tipo digital Osciloscopio Fluke Amper metro de hierro m vil Escala 0 48 A Conectado trav s de transformador de corriente de relaci n nominal 8 1 Tabla 5 4 V kV VL E Pred W m Observaciones kV kV cm W m W m Petersen EPRI 60 70 80 90 100 5 Bibliograf a RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 EPRI Transmission line reference book 345 kV and above 2 ed Palo Alto California J J LaForest 1982 RUGELES Julio Dise o y construcci n de una l nea de transmisi n enmallada para estudios de transmisi n de potencia a muy altas tensiones Bucaramanga Ediciones UIS 1995 ROTH Arnold T cnica de la alta tensi n Barcelona Editorial Labor 1966 BEGAMUDRE Rakosh D Extra high voltage A C transmission engineering New York John Wiley 1986 BEGAMUDRE Rakosh D Extra high voltage A C transmission engineering ___ New York John Wiley 1986 55 PR CTICA No 6 DETERMINACI N DE LA TENSI N DE RUP
91. islante guantes de caucho list n de madera etc Conozca la ubicaci n de los extintores para incendios y solicite al laboratorista las instrucciones para aprender a usarlos Para extinguir un incendio en los equipos el ctricos s lo se deben utilizar elementos no conductores de la electricidad y o extintores adecuados CO polvo qu mico seco El extintor debe aplicarse directamente en la base de la llama Coja el extintor de la manilla dise ada para ello ya que la expansi n del enfr a demasiado la boquilla del extintor Desconecte siempre las l neas de alimentaci n el ctrica antes de su uso Instrucciones de seguridad para el desarrollo de las pr cticas Al realizar una medici n o cualquier actividad de laboratorio primero se debe plantear y estudiar cuidadosamente el esquema de las conexiones Todos los aparatos y conexiones requeridas deben ser determinados previamente Es deber de todo estudiante conocer con anticipaci n el funcionamiento de los equipos que va a utilizar y saber c mo proceder en el caso de una emergencia Se debe preparar la pr ctica con anterioridad y estudiar cuidadosamente la gu a correspondiente En el caso de presentarse dudas siempre consulte al profesor y o laboratorista Recuerde si no conoce un aparato o sistema o si no est seguro de lo que hace ases rese para no cometer errores causar alg n da o o provocar un accidente Los estudiantes y o grupos de pr ctica deben respon
92. l nea de transmisi n completamente transpuesta utilizando la expresi n Volg 1 13 Donde Ig 1 1 14 Co Cs Cm 1 15 C capacitancia por fase de la l nea de transmisi n F m Cs coeficiente de capacitancia propia F m Cm coeficiente de capacitancia mutua F m 4 Bibliograf a 1 RUGELES Julio y CHAC N Julio Manual de laboratorio de alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 2006 2 RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 3 EPRI Transmission line reference book 345 kV and above 2 ed Palo Alto California J J LaForest 1982 4 BEGAMUDRE Rakosh D Extra high voltage A C transmission engineering New York John Wiley 1986 5 K J Kornick Conferencias Manchester UMIST 6 Art culos especializados Fast Calculation of Gradients for the Center Phase of a Three Phase Bundle Conductor Line with Any Number of Subconductors ANDREW S TIMASCHEFF FELLOW IEEE http bieec epn edu ec 8180 dspace bitstream 123456789 1055 5 110862CAP3 paf 22 PR CTICA No 2 EVALUACI N DEL CAMPO EL CTRICO EN LAS PROXIMIDADES DE UNA L NEA DE TRANSMISI N 1 Objetivos 1 1 Estimar el campo el ctrico presente en las proximidades de una l nea de transmisi n producido por las cargas equivalentes presentes en los conductores 1 2 Identificar los efectos y las consecuencias debidas a la existencia de
93. lata ce cr comeca ctin Comente de cotccmmato e cuine de Intemocin 29 poro Ll Aralar masts poma en NTE 2078 y NTE comete maira ancaire a DU tr a Are de a ren ca 32 Amine ar DA DN E E Pra ada cidada ab prat cabida bar cin Se orge que pea que iuan ipo de detodos masw y aran de 8 la dutos da ouae ben Cr haa repaire ITZA O O La mesaja eged memi dbn cwm y yar a pra ee hredi bee a me poces de rg de los ic O c m y CC ipo de probeta z forma tama o y mater de mescia ce ce Tona amp m proie gt 2 Sem n maaca rn m oan Co dimom TA La NTC comes pma determinaci n de tenz n ce ngia Nomas NT
94. lenar el tanque con agua limpia y a temperatura ambiente hasta un nivel tal que permita la inmersi n del guante 93 3 7 Proceder a verter el agua dentro del guante teniendo en cuenta que no se creen burbujas de aire y llenar hasta el nivel establecido en la tabla 11 4 conforme a los datos del guante Situar el guante dentro del tanque de pruebas previamente llenado con agua limpia Tabla 11 4 Distancia vertical entre el nivel de agua y el borde del guante 2 Clase del guante Distancia m nima requerida mm 0 38 1 38 2 64 3 89 4 127 3 8 Realizar el montaje de la fig 11 1 Introducir dentro del guante el electrodo positivo sumergi ndolo en el agua que contiene el guante teniendo en cuenta que el electrodo NO toca el guante seguidamente conectar la fase al electrodo positivo Figura 11 1 Montaje para la prueba a guantes aislantes Tomado de 2 Realizar la conexi n correspondiente del electrodo negativo el cual est fuera del guante y en contacto con el agua externa Colocar en serie entre el electrodo y la tierra del laboratorio un miliamper metro 3 9 Comprobar que el nivel del agua del tanque coincida con el nivel de agua dentro del guante y que no existan burbujas de aire por dentro y fuera sobre la superficie del guante La parte del guante que queda fuera del agua debe estar completamente seca caso contrario se debe esperar a que se seque 3 10 Definir la tensi n de prueba para el guante con
95. liamperios Debido a su curva de funcionamiento altamente no lineal la aparici n de una sobretensi n en la red implica una disminuci n exponencial de la resistencia que presenta la autov lvula a la circulaci n de la corriente derivando 80 la sobrecorriente a tierra a trav s de ella e impidiendo que la tensi n en la red supere el nivel de aislamiento nominal del equipo Los DPS habitualmente est n conectados entre los conductores de una red el ctrica y tierra aunque a veces pueden ser conectados entre los bornes de los arrollamientos de aparatos o entre conductores Algunas de las caracter sticas el ctricas de los DPS son Tensi n nominal o de servicio V valor espec fico m ximo de la tensi n eficaz a frecuencia industrial admisible entre sus bornes para la cual est previsto que el DPS funcione correctamente Frecuencia nominal frecuencia de la red para la cual est previsto el DPS Corriente de descarga i onda de corriente que fluye por el DPS como consecuencia del cebado de los explosores en serie Corriente subsiguiente o de drenaje is corriente aportada por la red y que fluye por el DPS despu s del paso de la corriente de descarga Tensi n de descarga Va valor pico de la tensi n que aparece entre bornes desde que se presenta la sobretensi n hasta cuando aparece la corriente de descarga Tensi n residual Vr tensi n que aparece entre bornes de un DPS durante el paso de la corriente de descar
96. ltados obtenidos para una configuraci n coaxial 2 Marco te rico El nivel de tensi n al cual se energiza una l nea a rea para la transmisi n de energ a el ctrica conlleva la producci n de ciertos efectos colaterales especialmente cuando este nivel sobrepasa ciertos valores Al energizar una l nea se generan gradientes de potencial intensidades de campo el ctrico en su superficie los cuales al sobrepasar cierto valor cr tico producen la ionizaci n del aire circundante fen meno al cual se le conoce con el nombre gen rico de efecto corona Los fen menos f sicos que conducen al efecto corona fueron estudiados especialmente por Loeb utilizando configuraciones de electrodos creadores de campos altamente no homog neos La aplicaci n de estos estudios a las l neas de transmisi n ha proseguido una metodolog a muy de acuerdo con el desarrollo tecnol gico e industrial de cada pa s al mismo tiempo orientada hacia los efectos a estudiar Inicialmente se construyeron tramos peque os de l neas cuyas dimensiones permit an su montaje dentro de los laboratorios lo cual condujo al sistema de mallas o jaulas y el cual es a n utilizado ampliamente cuando existen limitaciones de planta f sica o de equipo o se desea controlar perfectamente las condiciones bajo las cuales se va a desarrollar la pr ctica es decir e Condiciones ambientales e Condiciones de captaci n de la informaci n 49 Con estos modelos se estudiaron l
97. miento Garc s por ser la persona que estuvo a mi lado durante toda mi carrera universitaria FABI N Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS 5 Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto AGRADECIMIENTOS Al profesor Julio C sar Chac n Velasco por su inmejorable direcci n asesor a y colaboraci n durante todo el desarrollo de nuestra tesis A William Estepa por colaborarnos en la culminaci n de nuestro proyecto A los profesores de la Universidad Industrial de Santander que a lo largo de nuestra carrera impartieron sus conocimientos con total agrado y compromiso A las familias Sarmiento Garc s y Oviedo Galvis por habernos apoyado durante este proceso A Oliverio Flor de Mar a y Julio que aunque no puedan presenciar la culminaci n de este xito espero que est n orgullosos de mi desde el m s all A nuestros amigos por sus consejos motivaci n y compa a durante todos estos a os Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto TABLA DE CONTENIDO 1 INTRODUCCI N aa 16 2 DESCRIPCI N DEL 17 214 OBJETIVOS 17 2 1 1 Objetivo
98. mpo el ctrico m ximo en la superficie del conductor Em x 2 2 F rmulas abreviadas e F rmulas de Mangoldt Markt Mengele En el caso de una l nea trif sica en AC con configuraci n horizontal de las fases ver fig 1 3 es posible encontrar los Emax por procedimientos abreviados utilizando las ecuaciones 1 9 y 1 10 conocidas como las f rmulas de Mangoldt o Markt Mengele 4 S S A T gt AS Figura 1 3 Representaci n de una LT con configuraci n horizontal de las fases El gradiente de potencial superficial m ximo para las fases exteriores puede ser encontrado de acuerdo a la siguiente ecuaci n r E AE ao 2h 0 nrin 19 Para la fase central r 2h 9 Donde V tensi n de fase kV S espaciamiento efectivo entre fases e F rmula Timascheff Otro de los m todos para calcular los campos el ctricos superficiales en los conductores de l neas de transmisi n con disposiciones en haz fue desarrollado por Timascheff En l se muestra que el radio equivalente de un conductor sencillo con el mismo gradiente m ximo superficial de una configuraci n en haz se puede encontrar de acuerdo a 1 11 Donde r radio del subconductor n n mero de subconductores en el haz B separaci n entre subconductores El campo el ctrico m ximo en la fase con conductores en haz se encuentra utilizando la siguiente expresi n yV E m x Bb E
99. mpo es m ximo en el punto medio del vano o en otros puntos de inter s 28 Tabla 2 1 Caracter sticas generales de la LT L NEA nombre de la l nea CONFIGURACI N Horizontal Delta Vertical L SEPARACI N m ALTURA m No de CIRCUITOS No de CONDUCTORES POR FASE Tipo ESTRUCTURA 1 Maderal_ Concretol_ Otros CONDUCTORES Tipo Di metro cm CONDICIONES ATMOSF RICAS Tipo L Lluvioso L_1 Despejado Otro t C p mmHg hr Velocidad del viento m s Tabla 2 2 Mediciones PERFIL LONGITUDINAL No E kV cm 1 2 3 4 5 PERFIL TRANSVERSAL No E kV cm 1 2 3 4 5 29 Bibliograf a COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERG A Resoluci n 18 1294 06 agosto 2008 Reglamente t cnico de instalaciones el ctricas RETIE Bogot El Ministerio 2008 RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 D AZ Juli n Campo el ctrico Determinaci n en l neas de alta tensi n y estudio de su influencia en los seres humanos Tesis de grado Bucaramanga Universidad Industrial de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2000 APONTE Guillermo Experiencia en la medici n de campos el ctricos y magn ticos en redes el ctricas 2006 FUENTES BARRERA A J PERICO ARIAS R A Campo el ctrico en l neas de alt
100. n identificados como 1 2 y adem s est complementado por un juego de contactos auxiliares marca Telemecanique tipo LA 1 D 22 el cual cuenta con cuatro contactos identificados con los n meros 53 54 NO 61 62 NC 71 72 NC y 83 84 NO e Conctactor marca Klockner moeller tipo DIL 2M cuyos contactos principales se identifican con los n meros 1 2 NO 3 4 NO y 5 6 NO Los terminales de la bobina del contactor est n identificados como A1 A2 e FS1 Fusible 100 A e FS2 Fusible 6 A e FS3 Fusible 2 A e Interruptor Tripolar marca 947 157 1 220 240 V 25 A 380 415 V 10 A Convenciones y nomenclatura O L nea TH Fusible 4 L Bobina de contactor del tranca puerta 37 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES g gt Santander Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Contactor NO Contactor NC Suitche Microsuitche Bobina Interruptor cerrado Interruptor abierto Piloto AL o PA al a a e H Identificador de conductores AN Amper metro 3 E Transformador 3 a Autotransformador En el anexo B se presenta el plano final del esquema de conexiones del Laboratorio de Alta Tensi n de la Universidad Industrial de Santander 38 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRI
101. n de ruptura a cualquier humedad h a su valor normalizado correspondiente de 11 asumiendo una densidad del aire constante en cada caso entonces kz k 4 4 El par metro k depende del tipo de tensi n aplicada en la prueba y para prop sitos pr cticos puede ser obtenido aproximadamente como funci n de la relaci n entre la humedad absoluta h y la densidad relativa del aire 5 usando las curvas de la fig 4 1 El factor w es un coeficiente que ser especificado m s adelante De acuerdo a datos experimentales se ha establecido que la carga espacial neta formada por el primer streamer corona se reduce al incrementarse la humedad Adem s tambi n se ha establecido que al aumentar la humedad el aumenta debido a que la alta afinidad electr nica de las mol culas de agua conduce a un incremento del coeficiente de recombinaci n relaci n entre los electrones libres capturados por las mol culas neutras y los producidos por colisiones y a una disminuci n de la rapidez de ionizaci n necesit ndose un campo el ctrico m s alto para el inicio de la descarga El uso de la humedad equivalente h tiene en cuenta la influencia de la densidad del aire en la variaci n de la V5o especialmente cuando se hacen mediciones a grandes altitudes 43 2 22 Alternating Voltage e Y AS Impulse Voltage AS ES Y _ Direct Voltage 1 1 A af SS 4 e Uy
102. n un criterio basado en la experiencia que permite esperar un servicio satisfactorio de explotaci n Actualmente las formas de onda de los dos tipos de sobretensiones var an fuertemente Los est ndares internacionales definen un IMPULSO DE TENSI N como una tensi n unidireccional que crece m s o menos r pidamente hasta un valor m ximo y luego decrece relativamente despacio hasta llegar a cero Los par metros que definen una onda de impulso son los siguientes Polaridad Valor de cresta m ximo Duraci n del frente que precede a la cresta Duraci n de la cola hasta el hemivalor T2 61 Se dice que una onda de tensi n de impulso es plena cuando no es interrumpida cortada por una descarga contorneo o perforaci n La onda cortada puede serlo en el frente en la cresta o en la cola y a partir del instante de corte la tensi n cae bruscamente Se distinguen dependiendo de su origen dos tipos de impulsos e Atmosf rico tipo rayo lA e Maniobra tipo switcheo IM El primer tipo de sobretensiones son las originadas por descargas atmosf ricas DEAT que alcanzan a los conductores de las l neas de alta tensi n o a las partes vivas de las subestaciones El segundo tipo de sobretensi n es causado por las maniobras efectuadas sobre los sistemas de distribuci n como apertura o cierre de l neas energizaci n de equipos etc Impulso atmosf rico Es un impulso de tensi n con tiempos de frente que var an desde un
103. nder UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto El procedimiento para realizar la prueba de tensi n de ruptura diel ctrica a guantes o cascos aislantes de energ a el ctrica consta b sicamente de las siguientes etapas 1 Identificaci n de las caracter sticas f sicas del elemento y su respectiva clasificaci n clase tipo tama o talla color marca y espesor entre otras 2 Inspecci n de las superficies interna y externa del elemento en busca de imperfecciones incrustaciones rayones pinchazos ramificaciones arborizaciones cambios de color y algunos otros defectos que puedan de antemano informarnos la NO aceptaci n de la prueba y prohibici n de utilizaci n como elemento aislante y protector 3 Realizaci n del montaje para el ensayo el cual consta de una fuente de tensi n a 60 Hz conectores y electrodos un recipiente aislado y lleno con agua limpia equipos de medida como volt metro amper metro y cronometro adecuada puesta a tierra para los equipos equipo de control y corte y por supuesto el elemento de prueba 4 Una vez se ha realizado la prueba sometiendo el elemento a la tensi n de prueba la cual depende de la clasificaci n del mismo y durante el tiempo de prueba se procede a desenergizar el circuito y hacer el desmonte 5 Seguidamente se anotan los datos en la hoja de registro y se
104. nea de transmisi n utilizando los resultados obtenidos para una configuraci n coaxial Procedimiento 1 De acuerdo al montaje indicado en la figura 1 splicar tensi n hasta observar la aparici n de pulsos corona Figura 1 Comprobar que los pulsos corona no aparecen antes a 0 3 E en donde E es el gradiente de Peek seg n f rmula 3 11 de las conferencias corregida para valores yms y con m y iguales a 1 b Calcular el campo el ctrico producido por estas cargas a Para el conductor dado establecer las p rdidas reducidas Pay para ociados con la tensi n aplicada Tabla 1 Para calcular todos los coeficientes de potencia P deben ser enes calculados con base en la teor a de las im ge Fuente Rugeles J Chac n J C MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N 2006 Debido a que las pr cticas del actual manual no ten an una estructura definida se decidi que todas deb an contener los siguientes par metros 29 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES g Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto e T tulo de la pr ctica e Marco te rico e Procedimiento e Equipo utilizado las que lo requieran e Hoja de registro de datos e Bibliograf a La siguiente tabla muestra con una X las partes que componen cada una de las pr cticas del manual de laboratorio de Alta Tensi
105. o n mero de electrones d separaci n entre placas En t rminos de corriente se tiene i ige 3 3 El factor 0 se conoce como avalancha electrones y representa el n mero electrones producido por un electr n al pasar del c todo al nodo 32 MES Figura 3 2 Representaci n esquem tica de la avalancha de electrones Modificado de 1 El termino a es una cantidad que se determina de una dependencia existente entre el campo el ctrico E y la presi n p a la que se encuentra el gas 2 3 4 La ecuaci n 3 2 se confirma experimentalmente y conduce la siguiente formulaci n matem tica 2 _ alelos 5 Donde se asume que la presi n es una cantidad constante Generalmente nunca se espera que a p se encuentre de acuerdo con E p en todo el rango de aplicaci n ya que existen muchos fen menos que no se tienen en cuenta en el proceso de ionizaci n Te ricamente A y B se definen de acuerdo a Oi A 3 6 Bo Yo 3 7 Donde k 1 38 102 UK constante de Boltzman T temperatura absoluta en K lvines K o secci n transversal para ionizaci n m Vi potencial de ionizaci n V 33 Valores experimentales de A y B han sido determinados para algunos gases apart ndose de los valores te ricos esperados A continuaci n en la tabla 3 1 se presentan algunos de estos valores para las dependencias de los fen menos de i
106. o aquellas que lo necesitan presentan una parte en su contenido donde se nombran los equipos necesarios para llevar a cabo la experiencia e Cada pr ctica presenta una hoja de registro de datos que permite consignar par metros medidas resultados observaciones entre otras e final de cada pr ctica se especific la bibliograf a suficiente para que los estudiantes profundicen el tema correspondiente a cada una de ellas La siguiente tabla muestra con una X las partes que componen cada una de las pr cticas del manual actualizado de laboratorio de Alta Tensi n 31 UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Universidad Industrial de Santander Tabla 2 Partes que componen cada una de las pr cticas del manual actualizado del Laboratorio de Alta Tensi n N mero Hoja de de la Objetivos Procedimiento Equipo registro de Bibliograf a pr ctica te rico utilizado 1 X X X X X 2 X X X X X X 3 X X X X X 4 X X X X X 5 X X X X X X 6 X X X X X X 7 X X X X X X 8 X X X X X X 9 X X X X X X 10 X X X X X X 11 X X X X X X 12 X X X X X X Fuente Autores 2011 4 3 INTRODUCI N DE NUEVAS PR CTICAS EN EL MANUAL DEL LABORATORIO DE ALTA TENSI N La utilizaci n y dependencia tanto industrial como dom stica de la energ a
107. o de iones de acuerdo al primer mecanismo a Se pueden incluir otros procesos por ejemplo la emisi n secundaria de electrones en el c todo por impacto de fotones y por la fotoionizaci n del gas mismo Todos estos fen menos se cuantificaron a trav s del segundo coeficiente de Townsend y Para la corriente la expresi n 3 3 se convierte en E 3 8 i 35 Si la corriente i es muy grande se tendr una descarga autosostenida a n si la corriente inicial se desconecta es decir que gt Cuando 1 4 1 0 3 9 A la expresi n 3 9 se le conoce como criterio de chispa Se considera que la descarga es no autosostenida cuando 1 y er 1 lt 1 3 10 Cuando los gases son electronegativos se debe considerar la capacidad del gas para recombinar sus ones o para absorberlos De esta manera se puede dar que en determinadas regiones se encuentren m s electrones absorbidos que los producidos El coeficiente de recombinaci n o de absorci n caracteriza estos procesos a trav s de la siguiente relaci n f A 3 11 Gr ficamente estos procesos se ilustran de la siguiente manera E p er tico a p n p n Se puede producir No hay descarga descarga Elp critico Elp Figura 3 5 Proceso de recombinaci n para un gas electronegativo Modificado de 1 36 Para el aire existe la siguiente expresi n sin rango de aplicaci n que involucra el proceso de recombinaci n
108. o del conductor La expresi n 5 1 se utiliza en una configuraci n de cilindros coaxiales mientras que la 5 2 se utiliza para una configuraci n de cilindros paralelos e M todos para determinar las p rdidas corona A M todo EPRI Factor electrogeom trico k Las p rdidas efectivas por corona para la l nea de transmisi n se obtienen de acuerdo a Prea 5 3 Las p rdidas reducidas se encuentran utilizando expresiones experimentales Para encontrar el factor electrogeom trico k una l nea de transmisi n se lleva al equivalente de una configuraci n coaxial semejante a la configuraci n enmallada del laboratorio teniendo en cuenta el rey de su conductor coaxial y se utiliza la siguiente expresi n 5 4 51 Donde radio equivalente del haz cm radio de un conductor sencillo con la misma capacitancia p radio corona cm distancia promedio equivalente entre la carga espacial producido por el efecto corona y el centro del haz R radio de la jaula equivalente cm radio de un coaxial aterrizado que tenga la misma capacitancia El radio corona se calcula por medio de la siguiente expresi n D 2 p 270nr 5 5 5 Donde D separaci n entre subconductores cm n n mero de subconductores del haz r radio del conductor Sin 1 gt p 16 43vr cm Para determinar el radio se determina la capacitancia por fase Cy para la l nea completamente transp
109. odo de ensayo para determinar la tensi n de ruptura diel ctrica en aceites aislantes derivados del petr leo usando electrodos del tipo VDE NTC 3218 Bogot D C El Instituto 1991 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION Descargadores de sobretensiones de resistencia variable con explosores para redes de corriente alterna NTC 2166 Bogot D C El Instituto 2000 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION Higiene y Seguridad Guantes Aislantes de la Electricidad NTC 2219 Bogot D C El Instituto 2000 44 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION Cascos de seguridad Industrial NTC 1523 Bogot D C El Instituto 2000 ANSI Z89 1 Safety Requeriments for industrial head Protection New York 1985 ANSI IEEE Std C62 11 2006 Standard for Metal Oxide Surge Arresters for AC Power Circuits New York 2006 ASTM D 120 02a Standard Specification for Rubber Insulating Gloves New York 2006 ASTM F 496 Standard Specification for in service Care of Insulating Gloves New York 2006 ASTM F 696 Standard Specification for Protectors for Rubber Insulating Gloves and Mittens New York 2006 ASTM F 1236 Standard Guide for Visual Inspection of Electrical Protective Rubber Products New
110. ollo de las pr cticas de laboratorio Recomendaciones generales e Sea cuidadoso El descuido es la causa del mayor n mero de accidentes PIENSE LO QUE HACE Su seguridad es exclusivamente responsabilidad propia e Alrealizar una actividad en el laboratorio examine cualquier condici n insegura e inf rmela a sus compa eros y a su profesor y o laboratorista para que sea corregida inmediatamente y o se coloquen los avisos correspondientes e Todo estudiante debe mantener en el recinto del laboratorio relaciones cordiales y respetuosas con sus compa eros su profesor y el laboratorista teniendo en cuenta que en las reas de trabajo bancos est n prohibidas las ri as juegos bromas y forcejeos e Se proh be ingresar y consumir bebidas y alimentos en el laboratorio Tambi n est prohibido fumar e introducir material inflamable o combustible al laboratorio e Evite correr gritar o silbar en forma inusual y sin raz n justificada porque puede causar alarma o confusi n en el laboratorio e No se le permitir la entrada al laboratorio a quien est ebrio dopado o aparente estarlo e Se recomiendo en la medida de lo posible la utilizaci n de ropa c moda fresca y adecuada para el trabajo en el laboratorio como camisetas ce idas al cuerpo sin botones pantal n largo jeans y zapatos cerrados con suela de caucho por ejemplo botas e Todo estudiante que tenga que trabajar cerca o con circuitos energizados y m
111. onizaci n y de recombinaci n con el campo y la presi n para el aire y el SFg Tabla 3 1 Constantes A y B para el primer coeficiente Townsend Rango E p Fotones a 1 Gas A V cm Torr atm y 4 8 221 6 25 60 Aire 9 7 265 60 240 3 10 15 366 240 800 SFe 13 5 402 125 400 8 10 Los valores de y presentes en la tabla 1 corresponden a un valor promedio De acuerdo a la ecuaci n 3 3 para una determinada presi n manteniendo el campo el ctrico constante se tendr a la siguiente dependencia logi Pendiente a log io Separaci n entre electrodos Figura 3 3 Caracter stica estacionaria corriente distancia entre placas Modificado de 1 34 En este punto de las investigaciones Townsend observ que a tensiones m s altas la medici n de la corriente entre las placas se incrementaba m s r pidamente que lo que predec a la ecuaci n 3 1 como se observa a continuaci n logi log io Separaci n entre electrodos Figura 3 4 Caracter stica estacionaria corriente distancia entre placas Modificado de 1 Donde E p gt gt Para justificar el alejamiento de la linealidad Townsend propuso que un segundo mecanismo que afectar a la corriente ser a la explicaci n a este comportamiento Inicialmente consider la liberaci n de electrones en el gas por la colisi n de iones positivos y posteriormente la liberaci n de estos del c todo por el bombarde
112. os su forma material y separaci n dependen de la metodolog a empleada adem s deben cuidarse y ajustarse al comienzo de cada sesi n de ensayos Tipo de probeta su forma tama o y material dependen de la metodolog a empleada Deben ser recipientes con los electrodos r gidamente montados y se deben construir de manera que se cumplan ciertas distancias m nimas entre sus partes Toma de muestras para obtener una muestra del aceite o del liquido que se va a ensayar se usa un aparato de muestreo apropiado que corresponda a los m todos indicados en la Norma ASTM D 923 La muestra se debe tomar en una botella seca y limpia sellada herm ticamente y cubierta para protegerla de la luz hasta cuando est lista para ensayarse Procedimiento despu s de identificar todos los factores necesarios para realizar el ensayo se llevan a cabo una serie de pasos para determinar la tensi n de ruptura diel ctrica Reporte documento organizado que contenga la informaci n y los datos requeridos seg n la norma empleada Procedimiento Con base en cada norma NTC 2975 y NTC 3218 analizar las siguientes variables 57 Alcance Fuente de alta tensi n Corrientes de cortocircuito Rata de crecimiento de la tensi n Tipo de electrodos Tipo de probeta Obtenci n de la muestra Aceite en reposo o con circulaci n forzada Procedimiento An lisis de los resultados Reporte 3 2 Realizar los ensayos para evaluar la tensi n de ruptura di
113. os efectos asociados con la presencia de corona en las l neas a saber P rdidas de energ a activa Ruido audible Radio Interferencia T V Interferencia Oxidaci n de los cables Contaminaci n por generaci n de ozono y xidos de nitr geno El montaje de la fig 5 1 permite realizar c lculos con medidas previamente evaluadas relacionadas con los efectos asociados a la presencia de corona como obtener la tensi n de generaci n de ruido audible y la tensi n de generaci n de corona visible 220 V 60 Hz Figura 5 1 Montaje para la aparici n de los pulsos corona Tomado de 3 r 1 26 cm radio del conductor R 50 cm radio de la malla L 1 50 m longitud del conductor 50 Gradiente cr tico Peek El gradiente superficial necesario para alcanzar el umbral corona en el gas que rodea un conductor cil ndrico liso se denomina gradiente cr tico visual o gradiente de iniciaci n Ev Alcanzar el nivel E en la superficie del conductor significa que en una determinada distancia de dicha superficie se ha alcanzado el nivel de ruptura necesario para desencadenar el proceso de descargas y el inicio de las manifestaciones luminosas F W Peek provee unas expresiones para obtener el gradiente cr tico para la producci n de corona Eo 31 s 1 pe gt 5 1 m 2 30 s 1 2 gt 5 2 m Donde m factor de rugosidad densidad relativa del aire r radi
114. otativas stas deben estar libres para girar en el sentido correcto b Todas las personas que est n cerca del circuito as como de los equipos el ctricos de los motores y o generadores sean notificadas de la acci n que se va realizar 11 c El interruptor o breaker sea de la capacidad adecuada o si se usa un interruptor de cuchillas los fusibles sean de la capacidad adecuada para su protecci n Nunca cierre o abra un interruptor lentamente o con indecisi n H galo r pida y decididamente Como regla general es bueno usar solamente una mano para operar un interruptor y mantener la otra mano libre No se recargue en las partes conectadas a tierra Nunca se deben modificar las conexiones de un circuito energizado Apague o desconecte las fuentes corte visible y verifique la ausencia de tensi n antes de realizar modificaciones en los circuitos de las pr cticas incluyendo la conexi n y o desconexi n de instrumentos de medida Nunca se bebe retirar un amper metro o un vat metro de un circuito energizado En los mult metros no se debe cambiar de funci n con el instrumento conectado al circuito energizado Nunca se deben realizar mediciones de resistencia capacitancia o inductancia en elementos energizados En los laboratorios donde las tensiones sean inferiores a 1000 V mantenga estrictamente una distancia m nima de 30 cm a los conductores energizados y o borneras En el Laboratorio de Alta Tensi n
115. para el caso del DPS de SiC a la tensi n nominal y para el DPS de ZnO al valor de MCOV 3 5 Analizar los resultados 4 Equipo utilizado e Divisor de tensi n hmico 300 10 Ro 350 2 Relaci n calibrada 1055 1 Osciloscopio OSC Tipo digital Marca Fluke e Transformador elevador de corriente alterna TR Marca Foster Tipo Tanque Tensi n primaria 0 500 V Tensi n secundaria 0 300 kV Potencia 20 kVA Corriente primaria m xima 40 A Corriente secundaria m xima 67 mA e Amper metro de hierro m vil Escala 0 48 A A Conectado a trav s transformador de corriente de relaci n nominal 8 1 Se encuentra en la consola de mando del transformador e Tester digital mA Marca UNIVOLT Utilizar en las escalas de 0 200 A 0 2 mA 83 DPS de SIC Tipo v lvula Recortador de onda 10 y 30 kV DPS de ZnO Tipo varistor sin v lvula Limitador de tensi n 10 kA 30 kV y MCOV de 24 4 kV DATOS OBTENIDOS Tabla 9 1 Tensi n Tension Vcegano VREPOSICI N No aplicada aplicada V V Observaciones kV V 4 2 3 4 5 6 5 EH kv 5 VREPOSICI N a kV Tabla 9 2 Tensi n Tensi n Corriente de drenaje No aplicada aplicada A Observaciones kV V DPS SiC DPS ZnO 1 2 3 4 5 6
116. po v lvula Recortador de onda 10 kA y 30 kV e DPS de ZnO Tipo varistor sin v lvula Limitador de tensi n 10 kA 30 kV y MCOV de 24 4 kV DATOS OBTENIDOS Corriente DESCARGA DESCARGA A ps Ensayo Tiempo No DESCARGA M xima M x Medio M x Medio Observaciones SiC ZnO 89 5 Bibliograf a RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION Y CERTIFICACION Descargadores de sobretensiones de resistencia variable con explosores para redes de corriente alterna NTC 2166 Bogot D C El Instituto 2000 Std C62 11 2006 Standard for Metal Oxide Surge Arresters for AC Power Circuits New York 2006 TORRES H Protecci n contra rayos Icontec Bogot 2007 HAEFELY Impulse voltage test system Serie 5 Manual de usuario 1990 90 PRACTICA No 11 PRUEBAS DE RIGIDEZ DIEL CTRICA A ELEMENTOS DE PROTECCION PERSONAL Parte 1 Guantes aislantes de energ a el ctrica 1 Objetivos 1 1 Probar las caracter sticas el ctricas de los elementos de protecci n personal p e guantes aislantes utilizados por operarios de l nea viva 1 2 Manipular e identificar adecuadamente la muestra equipos montaje condiciones de seguridad ejecuci n de las pruebas y criterios de alta conformidad necesarios
117. pregrado de la Universidad Industrial de Santander Se espera con este proyecto poder aprovechar mucho m s estos equipos con los que cuenta el laboratorio Tambi n se pretende realizar un aporte importante para la docencia e investigaci n no solo en los programas de Ingenier a El ctrica sino en toda la Universidad Industrial de Santander 27 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ep ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 4 ELABORACI N DEL MANUAL La realizaci n del manual se llev a cabo mediante cinco pasos los cuales contienen tareas y actividades que permiten ir secuencialmente cumpliendo con los objetivos espec ficos y finalmente con la culminaci n del proyecto 4 1 REVISI N DEL ACTUAL MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSI N DE LA UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER Se realiz un an lisis detallado al actual manual de laboratorio de Alta Tensi n enfocado a la forma en c mo estaban planteadas las pr cticas y a la presentaci n del mismo en general Figura 10 Portada de presentaci n del actual Manual de laboratorio de Alta Tensi n UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE CIENCIAS FISICO MEC NICAS ESCUELA DE INGENIER AS EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES MANUAL DE LABORATORIO DE ALTA TENSION Por Julio Rugeles J Msc Julio C sar Chac n V MPE Bucaramanga F
118. ptura diel ctrica en l quidos aislantes utilizando electrodos de disco NTC 2975 Bogot D C El Instituto 1991 INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACI N Y CERTIFICACI N Electrotecnia M todo de ensayo para determinar la tensi n de ruptura diel ctrica en aceites aislantes derivados del petr leo usando electrodos del tipo VDE NTC 3218 Bogot D C El Instituto 1991 RUGELES Julio Conceptos b sicos en la t cnica de la alta tensi n 2 ed Bucaramanga Ediciones UIS 1991 60 PR CTICA No 7 OBTENCI N DE FORMAS DE ONDA NORMALIZADAS 1 Objetivos 1 1 Ajustar las componentes del generador de ondas de impulso de tensi n con el fin de obtener las formas de onda normalizadas tipo impulso atmosf rico y tipo impulso maniobra IM 1 2 Analizar los circuitos equivalentes del generador de ondas de impulso de tensi n para comparar la respuesta te rica con la obtenida en el laboratorio 2 Marco te rico Impulsos de Tensi n El equipo el ctrico sistemas el ctricos de potencia transmisi n o distribuci n durante su vida operacional tiene que soportar sobretensiones causadas por descargas atmosf ricas o por maniobras cuyos picos generalmente exceden las amplitudes operativas de las tensiones AC Se hace necesario generar tipos de onda de prueba para investigar la capacidad para soportar estas sobretensiones Las pruebas no pretenden reproducir exactamente las condiciones reales de operaci n pero proporciona
119. rangos m s altos de medici n siempre superiores a los valores que se esperan y que han sido determinados a partir de los c lculos previos donde se ha evaluado aproximadamente la magnitud que se va a medir Por lo tanto al usar un instrumento de medici n de varias escalas se debe empezar por la mayor excepto en los hmetros para luego seleccionar la escala adecuada de forma que la deflexi n de la aguja indicadora sea superior al 70 de la escala plena Recuerde que hay que desenergizar el circuito al realizar cada cambio de escala Todo lo anterior tambi n se aplica para los instrumentos de medida digitales Siempre elija el procedimiento de medici n m s adecuado seg n el grado de precisi n requerido la evaluaci n aproximada de la magnitud que se va a medir y la disponibilidad del equipo necesario Al trabajar con m quinas rotativas identifique las partes en movimiento expuestas y tome las precauciones necesarias por ejemplo colocar guardas para evitar contactos accidentales con stas Por ning n motivo pase sobre una m quina rotativa cuando est funcionando No pase los cables sobre las m quinas rotativas o cerca de los lugares donde est expuesto el eje o las partes giratorias de los motores y generadores NUNCA ENERGICE UN CIRCUITO SIN LA REVISI N Y AUTORIZACI N EXPRESA DEL PROFESOR O LABORATORISTA Antes de energizar un circuito aseg rese que a El circuito est listo y en el caso de contener m quinas r
120. rcar sobre el casco el punto de falla Equipo utilizado El equipo a utilizar en estos ensayos es el siguiente Transformador elevador de corriente alterna TR Marca Foster Tipo Tanque Tensi n primaria 0 500 V Tensi n secundaria 0 300 kV Potencia 20 kVA Corriente primaria m xima 40 A Corriente secundaria m xima 67 mA Divisor de tensi n hmico 300 10 350 2 Relaci n calibrada 1055 1 103 Osciloscopio OSC Tipo digital Marca Fluke Miliamper metro mA Accesorios Tanque de pruebas construido en porcelana sus dimensiones son 70 cm de alto y 50 cm x 50 cm Mesa aislada aislada del piso mediante 4 aisladores Soporte de madera Ganchos pl sticos Tramos de cadena pl stica y alambre aislado 104 REGISTRO DE DATOS Normas aplicadas NTC 1523 Hora inicial Hora final Descripci n de la Tipo Clase muestra Color Marca Tipo de prueba AC DC Inspecci n de la superficie del casco APROB NO APROB Caracter sticas h s n m ambientales Temperatura inicial Humedad inicial Temperatura final Humedad final Caracter sticas el ctricas Tensi n m xima de prueba kV Tiempo de prueba m Corriente de fuga mA Resultado de la prueba SE APROB NO SE APROB Observaciones 105 5 Bibliograf a INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMALIZACION
121. redes el ctricas 2006 D az Juli n Campo el ctrico Determinaci n en l neas de alta tensi n y estudio de su influencia en los seres humanos Tesis de grado Bucaramanga Universidad Industrial de Santander Facultad Ingenier as F sico Mec nicas 2000 45 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto COLOMBIA MINISTERIO DE MINAS Y ENERG A Resoluci n 18 1294 06 agosto 2008 Reglamente t cnico de instalaciones el ctricas RETIE Bogot El Ministerio 2008 J Kornick Conferencias Manchester UMIST Rakosh Das Begamudre EXTRA HIGH VOLTAGE A C TRANSMISSION ENGINEERING New York 1986 ICONTEC NTC 1285 segunda revisi n ICONTEC NTC 2975 y NTC 3218 Papers y cat logos especializados Material de internet relacionado 46 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y a Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto ANEXOS 47 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES 2 f Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto E ANEXO A Escuela de Ingenierias Facultad de El ctrica pre Industrial de Electr n
122. rial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONESS Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 5 1 COMPONENTES DEL MANUAL 5 1 1 CONTENIDO El manual fue modificado para hacerlo m s ordenado y did ctico pero sobretodo m s formal y de acuerdo a las normas b sicas de presentaci n de un libro En el manual se encuentran doce pr cticas a realizar en el laboratorio las cuales todas constan de t tulo de la pr ctica marco te rico procedimiento equipo utilizado las que lo requieran hoja de registro de datos y bibliograf a Todas las figuras tablas y ecuaciones est n numeradas y as es m s f cil referenciarlas Adem s se a adi el manual de seguridad de los laboratorios de la Escuela de Ingenier as El ctrica Electr nica y de Telecomunicaciones y un esquema de conexiones de los aparatos que se encuentran en el laboratorio 41 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER RIR ESCUELA DE INGENIER A ELECTRICA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES gi Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto Figuras 16 Modelo de una pr ctica en el manual actualizado del Laboratorio de Alta Tensi n A Furt DETERMINACI N DE LA TENSI N DE RUPTURA PRI IA smmm DIELECTRICA EN ACEITES AISLANTES
123. s aislantes utilizados por operarios de l nea viva 1 2 Manipular e identificar adecuadamente la muestra equipos montaje condiciones de seguridad ejecuci n de las pruebas y criterios de alta conformidad necesarios para realizar ensayos de tensi n aplicada y disruptiva a cascos aislantes basados en la norma NTC 1523 2 Marco te rico El casco de seguridad es un elemento de protecci n personal que protege la cabeza contra impactos de part culas vol tiles riesgos el ctricos salpicaduras de sustancias qu micas materiales gneos calor radiante y efectos de las llamas el material con el cual se fabrica el casco es normalmente pl stico a alta presi n Los cascos en general se clasifican dependiendo del tipo de protecci n o riesgo para el cual fueron fabricados Se habla de cascos de seguridad industrial tipo 1 tipo 2 de acuerdo a su dise o y clase A B C D de acuerdo con el riesgo Los cascos tipo 1 est n compuestos fundamentalmente por el casquete combinado con visera y arn s los tipo 2 traen casquete combinado con ala y arn s De manera m s precisa el casco consta de las siguientes partes casquete arn s suspensi n tafilete y barbuquejo En cuanto a la clase los cascos clase D ofrecen protecci n limitada contra riesgos el ctricos mientras que el clase B es un casco que ofrece protecci n en trabajos con riesgo el ctrico en alta tensi n Es de vital importancia tener en cuenta las recomendaciones aso
124. s bajos carga que se deben accionar antes de abrir las cuchillas con las que se garantiza el corte visible Despu s de desconectar la fuente de alimentaci n de los circuitos capacitivos o con la posibilidad de estar cargados est ticamente aterr celos antes y durante su manejo No intente frenar el eje de una m quina rotativa despu s de haberla desconectado Espere pacientemente a que ste se detenga por s solo No toque los bornes de un generador o motor CC o CA hasta que se haya desconectado su excitaci n y su eje se haya detenido por completo Es obligaci n de todos los estudiantes mantener los equipos y bancos de trabajo limpios y organizados Una vez terminada la pr ctica desconecte las fuentes y desarme el circuito separe y ordene los cables y conectores empleados col quelos en los sitios dispuestos para ello y devuelva los equipos al almac n y cerci rese de que el banco de trabajo quede limpio y los equipos en los sitios respectivos 13 CONTENIDO DE LOS INFORMES Los resultados obtenidos en cada pr ctica de laboratorio se deben presentar a trav s de un informe de laboratorio que debe contener como m nimo los siguientes elementos 1 Objetivos 2 Marco te rico 3 Equipo utilizado 4 Esquemas 5 Procedimientos 6 Tablas de datos 7 Resultados y sus respectivos an lisis 8 Resoluci n de puntos de investigaci n 9 Conclusiones 10 Bibliograf a El informe de laboratorio se debe entr
125. s con jab n suave o un detergente suave no blanqueador Despu s se deben juagar cuidadosamente para remover todo el jab n o detergente y luego secarlos bajo sombra 3 3 Se deben revisar los guantes protectores ya que estos pueden contener elementos o part culas incrustadas que pueden da ar el guante aislante tambi n porque sustancias que se adhieren a este como aceite y grasa pueden ocasionar desgaste y cambios en el material del guante aislante o incendios en el momento de la operaci n 3 4 Tanto los guantes aislantes como los guantes protectores deben ser chequeados por perforaciones someti ndolos a un proceso de inflado ya sea con la m quina o en su defecto enrollando la manga del guante para que el atrape el aire en su interior Si el guante presenta perforaciones salidas de aire no se debe someter a ensayos el ctricos y se debe desechar Revisar que los guantes no tengan rayones incrustaciones pinchazos ramificaciones degradaciones de color o espesor y cualquier otra imperfecci n en la superficie del mismo teniendo especial cuidado en las zonas de mayor uso como lo son la palma la punta de los dedos y la uni n entre dedos 3 5 Confirmar la clasificaci n del guante su tipo clase color tama o y fabricante revisando la informaci n que debe traer el guante en el borde superior del mismo y consign ndola en la hoja de registro de datos para guantes aislantes 3 6 Ubicar el tanque de pruebas sobre la mesa aislada l
126. s se calcula utilizando los coeficientes de Maxwell o de potencial del sistema de electrodos obtenidos aplicando directamente el m todo de las IM GENES 1 M TODO DE IM GENES Es utilizado para el c lculo de campos electrost ticos limitados por superficies conductoras de formas definidas cuando la configuraci n geom trica est claramente determinada en la frontera entre dos diel ctricos Es un m todo artificial en el cual aparte de F car las se introducen unas adicionales de una magnitud posiciones tales que satisfagan les condiciones de a Territorialmente se ubican all donde se encuentren las im genes de un espejo gecm tricamente hablando de las cargas dadas No s lo se emplea en electrost tica tambi n se utiliza para c lculos de campos el ctricos en medios conductores y para campos magn ticos El m todo se basa y se justifica en el teorema de unicidad a la soluci n de la ecuaci n de Laplace V39 O Las cargas IMAGENES realmente NO EXISTEN La soluci n s lo es v lida en la regi n exterior nunca en el espejo Esencialmente se busca a Calcular las cargas equivalentes por unidad de longitud del conductor PR CTICA No 5 EFECTO CORONA EN LOS CONDUCTORES EVALUACI N Y ANALISIS Objetivos a Evaluar los pulsos corona confrontar el inicio de los mismos con el criterio de Pesk b Evaluar el efecto corona en conductores Obtener las p rdidas de potencia en W m para una l
127. sos extremos cuando sea necesario una mejor precisi n de la V5o deber a ser igual 60 aplicaciones de tensi n EVENTO CHISPA NO CHISPA TL tiempo t lt 160 4 7 150 iii iden de aplicaci n Tensi n kV k 9 i amp 3 we 2 2 2 2 2 2 pod rial an ua Tensi n kV Evento Figura 8 1 Representaci n esquem tica del m todo up and down Tomado de 2 El tiempo entre las aplicaciones de los impulsos debe ser suficiente para que cada una de ellas sea independiente es decir que se tengan las mismas condiciones al aplicar la tensi n generalmente 1 minuto 74 Es importante consignar todos los datos presentes en el momento de la prueba tanto de las condiciones atmosf ricas como de los datos durante la prueba en una tabla u hoja de protocolo correctamente diligenciada para facilitar el tratamiento estad stico Una vez realizado el ensayo se utilizan tratamientos estad sticos para determinar la tensi n de chispa A M todo de la norma IEC 60 2 La tensi n de chispa seg n la norma IEC 60 2 la IEEE Std 4 de 1995 se calcula como el producto de la tensi n de cada nivel por el n mero de eventos fl meos mas soportes sobre el n mero total de aplicaciones es decir V50 EE 8 2 Donde Vi nivel de tensi n aplicada kV ki n mero de pruebas individuales re
128. toma una decisi n a cerca de la aceptaci n no del ensayo Adem s se introdujo la medici n de la intensidad del campo el ctrico en los puntos cercanos a una l nea de alta tensi n en la pr ctica 2 EVALUACI N DEL CAMPO EL CTRICO EN LAS PROXIMIDADES DE UNA L NEA DE TRANSMISI N basado en el proceso de medici n establecido por el RETIE en el art culo 14 5 y las recomendaciones estipuladas dentro del est ndar IEEE 644 DE 1994 La medici n se hace utilizando un medidor de cuerpo libre Free Body meter conocido como medidor a potencial flotante 34 Universidad UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER RS ge ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y sani antander Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto o Fuente Aponte Guillermo Experiencia en la medici n de campos el ctricos y magn ticos en redes el ctricas 2006 El procedimiento para llevar a cabo la medici n en la evaluaci n del campo el ctrico en las proximidades de una l nea de transmisi n es 1 Realizar mediciones de campo el ctrico para una configuraci n determinada siguiendo recomendaciones generales altura a la cual debe ser efectuada la medici n y orientaci n de la sonda 2 Registrar los datos de la las caracter sticas de la l nea medida y las condiciones atmosf ricas en la tabla de datos correspondiente 3 Construir el perfil de campo el ctrico teniendo en cuenta las di
129. uda a que el estudiante est mejor preparado antes de acudir al laboratorio al realizarla y de esta manera evitar accidentes por desconocimiento de los procedimientos a realizar adem s sirve como complemento al libro de texto utilizado en la materia de alta tensi n Al darle a todas las pr cticas una nica apariencia se logr hacer m s formal el manual de pr cticas del laboratorio de alta tensi n y al mismo tiempo proveer al estudiante de una herramienta m s completa para su aprendizaje Con ayuda del esquema de conexiones es m s f cil identificar cuando alg n elemento entre en falla y del mismo modo hacer m s sencillo su reemplazo adem s los estudiantes tienen una idea clara de c mo funcionan los equipos en el laboratorio Aumentar el n mero de pr cticas a realizar har que el laboratorio se utilice m s durante el semestre y dar uso a implementos que a pesar de haberse invertido en ellos no eran tenidos en cuenta y corr an el riesgo de deteriorarse y acortar su vida til al estar guardados Se abre campo para que los estudiantes de la asignatura de Alta Tesni n sigan investigando y mejorando la informaci n contenida en el manual del Laboratorio de Alta Tensi n 43 Universidad Industrial de Santander UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIER A EL CTRICA ELECTR NICA Y TELECOMUNICACIONES Perfecta Combinaci n entre Energ a e Intelecto 7 BIBLIOGRAF A Rugeles
130. uesta y se iguala a 2 0 5 6 Para un conductor Flint 1 26 cm en condiciones ambientales de buen clima sin lluvia con el campo el ctrico en kV cm Las p rdidas reducidas Preg corresponden Pea 0 1784 E 13 77 0 2128 5 7 B M todo de Petersen Dentro de los muchos m todos anal ticos descritos en la literatura para evaluar las p rdidas corona Petersen propuso un m todo anal tico convencional que permite calcular las p rdidas por efecto corona para una l nea de transmisi n utilizando las siguientes expresiones 52 111 13 1076 f V F CO 5 8 Donde f frecuencia del sistema Hz V tensi n eficaz entre fase y neutro kV rms F factor corona que depende de la relaci n entre V y Vo DMG distancia media geom trica cm r radio cm Tabla 5 1 Valor del coeficiente F en funci n de la relaci n V Vo Vi Vo 0 6 0 7 0 8 0 9 1 1 1 1 2 1 3 1 5 F 0 0011 0 014 0 018 0 025 0 036 0 053 0 085 0 15 0 95 Vo tensi n cr tica de corona kV rms DMG Vo gor In 5 9 21 21 m my 1 0 07 52 3 5 10 ms factor de correcci n por el estado de la superficie del conductor my factor de forma del conductor densidad relativa del aire Tabla 5 2 Factor de correcci n por el estado de la superficie del conductor Ms Estado de la superficie del conductor 0 9
131. v s de ella En el laboratorio de Alta Tensi n se utilizan shunts tipo sleeve marca HAEFELY los cuales permiten estimar la corriente de un impulso que alcance una tensi n hasta de un valor de 500 V El valor hmico del shunt puede ser cambiado f cilmente abriendo el alojamiento y reemplazando el elemento activo los resistores sleeves tienen baja inductancia son intercambiables y est n montados dentro de un cilindro de acero inoxidable Figura 10 1 Shunt tipo sleeve SH H Tomado de 5 86 Tabla 10 1 Caracterizaci n del shunt tipo sleeve 5 Sleeve Shunts SH H Tipo SHH2 SHHS5 SHH10 Ca da de tensi n nominal Un 500 V 500 V 500 V Ca da de tensi n M x Umax 1000 V 1000 V 1000 V Corriente pico nominal In 250 A 100 A 50 Corriente pico Imax 500 200 100 Resistencia 20 50 100 Precisi n de la Resistencia 15 5 5 Tiempo de respuesta parcial Ta 10 ns 10 ns 10 ns Frecuencia de repetici n a Un In 15 15 15 Frecuencia de repetici n Umax Imax 4s 4s 4s Peso 1 5 kg Dimensiones H 115 mm A 70 mm L255 mm Precisi n en la medici n de la resistencia lt 1 3 Procedimiento 3 1 Analizar junto con el profesor las especificaciones de los DPS seg n cat logos Registrar los datos de placa de los DPS bajo ensayo 3 2 Tomar los datos del montaje de acuerdo con la fig 10 1 3 3 Proceder a aplicar los impulsos de acuerdo con la siguiente rutina

actualización del “manual de laboratorio de alta tensión”

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