Especificación Técnicas Para Descargadores De Sobretensiones Dps En .

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión ET-XXXX-2015 Versión 1.0 también surgen cuando las líneas se encuentran activas, para estos casos el valor pico es alrededor de 2.2 p.u. y algunas pocas veces hasta 4 p.u. y no ponen en riesgo las instalaciones del sistema. Sobretensiones externas o impulso atmosférico Son originadas por descargas atmosféricas, las cuales pueden ser directas sobre la red o indirectas si caen en las inmediaciones de la red e inducen la sobretensión sobre ésta. Ellas alcanzan su valor pico en pocos µseg y luego decaen rápidamente, la magnitud de estas sobretensiones unipolares en redes de media y baja tensión puede estar entre 5 p.u. a 7 p.u. e incluso puede alcanzar valores superiores. Las sobretensiones atmosféricas son la mayor amenaza para las redes de media y baja tensión. Las protecciones contra sobretensiones deben ser dispuestas de manera tal que se puedan limitar estas tensiones elevadas a valores que no produzcan daños al sistema de distribución. 4.1.1 Clasificación de niveles de tensión y características del sistema del sistema de distribución del Grupo EPM en media tensión Tabla 3. Clasificación de niveles de tensión NIVEL DE TENSIÓN Media Tensión TENSIÓN NOMINAL EN VOLTIOS (V) TIPO DE SISTEMA TIPO DE CONEXIÓN FASES Monofásico bifilar FN 7620 V Bifásico bifilar FF 13200 V Bifásico trifilar FFN 13200 V Trifásico trifilar FFF 13200 V Trifásico Tetrafilar FFFN 13200 V trifilar FFF 33000 V trifilar FFF 34500 V trifilar FFF 44000 V Trifásico Trifásico Los descargadores de que trata esta especificación serán utilizados para la protección de transformadores, líneas, derivaciones de líneas y acometidas subterráneas bajo las siguientes condiciones generales: - Sistema primario de distribución Tensiones nominales de línea Frecuencia Regulación máxima Factor de potencia Servicio 44/34,5/33/13.2 kV 60 Hz 5% 0.9 Continuo 8

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión ET-XXXX-2015 Versión 1.0 4.1.2 Elemento Resistor de Oxido de Metal (Mo) La característica Voltaje - Corriente del resistor de Oxido de Metal es no lineal, como se observa en la Figura 2. Figura 2 Curva característica voltaje-corriente (V - I ) de un DPS de óxido metálico (ZnO) En la Figura 2 se ilustra la relación V-I con las principales características que identifican técnicamente a un descargador de sobretensiones. 4.1.3 Partes Constitutivas del Descargador de Óxido Metálico (Mo) con Recubrimiento Sintético. Ítem 2 Descripción Carcasa del descargador en goma siliconada Alabes vulcanizados 3 Tubo en fibra de vidrio 4 Compuesto en resina epóxica 5 Varistores en oxido metálico 6 Presión/tapa de contacto 7 Varilla en acero inoxidable 8 Retenedores en aluminio 9 Tapa de sellado superior e inferior 10 Anillo en neopreno RTV Aislante para medir la entrada de humedad Soporte aislado para montaje del descargador Desconectador 1 11 Figura 3. Diagrama del descargador tipo óxido metálico polimérico 4.1.4 Clasificación de los Descargadores 12 13 Existen varios tipos de descargadores clasificados según su ciclo de trabajo, y la amplitud de la corriente de impulso tipo rayo empleada en el ensayo. Es 9

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 importante aclarar que la clasificación mostrada a continuación es de la norma Americana ANSI/ IEEE C62.11 (Tabla 6). Descargadores tipo distribución: Poseen las mayores tensiones de descarga y usualmente se diferencian entre normal y liviano (5 kA) y pesado (10 kA), los descargadores tipo distribución son los más económicos y poseen la mayor demanda comercial. Como su nombre lo indica son diseñados para proteger sistemas de distribución. Descargadores tipo intermedio: Presentan características de protección mejoradas, pueden manejar mayores cantidades de energía sin afectar su durabilidad (para servicio normal, liviano pesado (5 kA)). Son sustancialmente más costosos que los de distribución. Descargadores tipo estación: Proveen los mayores índices de protección, poseen la mayor de las capacidades de absorción de energía trabajo pesado (10 kA) y tienen mayor durabilidad, cumplen uno de los trabajos más importantes en un sistema, el de proteger los Transformadores, Autotransformadores de Potencia y equipos pertenecientes a una Subestación. Son los más robustos y costosos de los descargadores. Clasificación según IEC 60099-4: La norma Europea IEC 60099-4 expone otra clasificación de los dispositivos de protección de sobretensiones, los clasifica en 5 clases (parámetro clases de descarga de línea (LDC) 1 a 5) y de acuerdo a la amplitud de la onda de impulso (1.5, 2.5, 5, 10, y 20 kA - 8/20µseg);, cada corriente nominal de descarga pertenece a diferentes gamas de tensiones nominales y la, clase de descarga de línea corresponde a las corrientes con que se prueban dichos dispositivos para evaluar su capacidad de disipar energía kJ/kV de tensión nominal, en función de la relación entre Uresidual con impulso tipo maniobra y el valor eficaz de la tensión nominal Unominal del descargador. En resumen, la función real de esta clasificación es especificar las diferentes pruebas que debe cumplir cada descargador dependiendo de la clase de descarga de línea (LDC). 4.2 Características del DPS Los descargadores del sistema serán del tipo óxido metálico, para distribución, servicio pesado. Los descargadores serán de construcción robusta, con un diseño que facilite su manejo, instalación y limpieza; estarán libres de cavidades en las cuales pueda 10

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 estancarse el agua. Deberán mantener sus características garantizadas bajo condiciones de descargas impulsivas repetitivas, además garantizar una protección óptima y características durables. El alojamiento de los descargadores deberá ser en material de caucho siliconado moldeado directo y debe constar mínimo de las siguientes partes: a. Alma de aislador (tubo central); debe ser un cilindro pultruido de fibra de vidrio reforzado con resina, sana, libre de grietas y de oxígeno con el fin de evitar descargas parciales de alta resistencia mecánica y de rigidez dieléctrica de 60 kV/pulgada. La unión entre la fibra de vidrio y la resina para la formación de la barra debe realizarse a través de un proceso continuo que garantice la uniformidad de las fibras y se evite la formación de burbujas de aire. La fibra de vidrio debe ser tipo E y tener una constante dieléctrica de 5.8. La resina puede ser orgánica o poliestérica. b. Campanas (westhersheds): deben ser de material de caucho siliconado moldeado directo y contener cargas de agentes inorgánicos y compuestos orgánicos. Deberán proteger en forma segura el alma central del aislador de los efectos de la intemperie además de proveer la distancia de fuga exigida, una gran resistencia al arco eléctrico, a los rayos ultravioleta y agentes químicos. Las campanas o faldillas tendrán una pendiente y superficie tal, que permitan que las gotas de lluvia rueden fácilmente y remuevan la contaminación acumulada. Estarán libres de los fenómenos de los caminos carbonosos (tracking), erosión, arborescencia (treeing), afloramiento de la carga (chalking-fluoring), agrietamiento (craking) y superficie cuarteada (cracking). c. Chaqueta del cilindro central: debe ser de caucho sin uniones radiales a lo largo de su recubrimiento, ni líneas de moldeo axiales que permitan presentar el fenómeno de caminos carbonosos (tracking). Las uniones interfase varilla-chaqueta-faldillas, deben poseer excelentes propiedades de elongación, de forma que no sufran tensiones ante los cambios de temperatura y los esfuerzos mecánicos, además de garantizar un sello hermético entre el cilindro central y las campanas. Sólo se admitirá que el aislamiento de las campanas sea inyectado en una sola pieza, asegurando una sola interfase entre éste y el núcleo. Los aisladores deben ser resistentes a la suciedad y presentar un servicio excelente en áreas expuestas a vandalismo. Su color debe ser gris claro. Los descargadores deben estar herméticamente sellados en sus extremos para prevenir la entrada de humedad. 11

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 Los sellos deben ser herméticos y suficientemente fuertes para que soporten las presiones internas y cambios de temperatura debidas a la operación normal, sin que se presenten fugas ni absorción de la humedad del aire, cumpliendo al respecto con lo exigido en la norma C 62.11. e. Desconectador: Cada descargador de sobretensión debe estar provisto de un dispositivo que lo desconecte de la línea, mediante el rompimiento claramente visible de este dispositivo, con el fin de evitar fallas continuadas a tierra y para facilitar la identificación del descargador de sobretensión que ha fallado. El desconectador podrá ser o no parte integral de la envolvente del descargador, es decir, se recibirán DPS con desconectador interno o externo. El elemento de desconexión debe soportar las tensiones y corrientes que resista el descargador asociado. f. Conexiones: Los conectores deberán ser aptos y de diseño tal que permitan conectar el descargador a un cable pasante horizontal o un cable que entra verticalmente o conductor tipo fleje, este conector debe estar localizado en la parte superior e inferior en el eje central del DPS (conector de fase y de tierra). Para la conexión del borne de alta tensión del descargador a la fase y los de puesta a tierra deben ser aptos para alojar un conductor de los siguientes diámetros: Conexión del terminal de puesta a tierra a la malla de puesta a tierra: conector para cable de cobre desnudo hasta 16 mm o conductor tipo fleje de acero inoxidable con sección de 7/8” x 1.2 mm. Conexión al terminal de Alta del descargador desde línea de 7.62 a 44 kV: Conector para cable de aluminio en el rango de 1/0 AWG hasta 336,4 MCM para tensiones de 33 kV a 44 kV y 4 a 4/0 AWG para tensiones inferiores a 17.5 kV. 4.3 Especificación técnica de la cubierta protectora para fauna silvestre Debe cubrir el alambre o los conductores desnudos, partes metálicas y los conectores en las conexiones eléctricas de los descargadores de sobretensión para prevenir contactos con los animales y de esta manera preservar la fauna y evitar la apertura de circuitos de distribución. El material de las cubiertas protectoras puede ser en polietileno de alta densidad, fibra de vidrio reforzado o EPR (caucho) o PVC mezclado con caucho de silicona o EVA etilo vinilo acetato. Los materiales deben ser resistentes a la radiación ultra violeta, tracking, abrasión, 12

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 cizalladura, a la carbonización, al agrietamiento y a la deposición de materias fecales de los animales. Tener buena hidrofobicidad, excelentes características dieléctricas apropiadas para el sistema de distribución del Grupo EPM. La cubierta protectora de los pararrayos pueden ser tipo manta, buje o cónico; sin embargo se pueden presentar otro tipo de esquemas, lo más importante es que se cubra la parte metálica conductiva y que se acomode al perfil del elemento a cubrir. Estos accesorios no deben disminuir el BIL de las redes, por el contrario, se debe incrementar el nivel de aislamiento de la estructura e incrementar la distancia de fuga fase a tierra para eliminar el efecto de centelleo por la intensidad de campo eléctrico que se presenta en estos dispositivos, tal como lo indica la tabla 235-6 del NESC. El material debe ser resistente: - A la radiación ultravioleta de acuerdo con la norma ASTM G154 ciclo 7. Se considera resistente a los rayos UV si durante 1000 horas de exposición a los mismos, la resistencia a la tensión y elongación corresponden al 80% de su valor original. - A la llama vertical según ICEA -30- 520. El material no debe propagar la llama más allá de la parte superior de la probeta bajo ensayo. - Al agrietamiento ambiental de acuerdo con el tipo de material y la norma ASTM D1693. - A la resistencia de la tensión, elongación y envejecimiento de acuerdo a la ASTM D412. - A la descarga superficial sobre la superficie de acuerdo a lo especificado en la ASTM D2275. - Al tracking de acuerdo con lo establecido en el método B de la ASTM D 2132. La cubierta debe ser auto-extinguible con altas propiedades mecánicas al impacto. La resistencia mínima IZOD de 160.1 Joule/m. No debe presentar agrietamiento o erosión en la superficie superior, o falla por flameo, tal como lo establece la norma ASTMD-2303. La cubierta debe tener una capacidad de absorción máxima de agua 0.09% por peso, y un esfuerzo dieléctrico mínimo 300 V/mL (0.0250 mm). 13

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión ET-XXXX-2015 Versión 1.0 La cubierta cumple con las pruebas de resistencia a la tensión y de flameo conforme se indica en las siguientes tablas, la cuales son señaladas en la ASTM F 712. Tabla 4. Pruebas realizadas a la cubierta protectora para fauna silvestre Clase 2 4 5 Pruebas de resistencia a la tensión Tensión F-N aplicada Tensión de [kV] IEC Umax [kV] Fase [kV] 60 Hz DC 17.5 10,12 13 18 36 20,81 32 45 52 30,06 42 60 Duración [min] 1 1 0,5 Pruebas de flameo 4.4 Clase IEC Umax [kV] Tensión de Fase [kV] 2 4 5 17,5 36 52 10,12 20,81 30,06 Tensión F-N aplicada [kV] 60 Hz 14 34 43 DC 20 48 61 Marcación del DPS En la parte metálica del descargador de sobretensiones se debe indicar la siguiente información en bajo relieve: Tensión nominal del descargador: Tensión máxima de operación en régimen continuo Tensión residual (Ures): Corriente nominal de descarga (In): Fecha de Fabricación Nombre del Fabricante Además en el soporte aislado para montaje del descargador (ver figura 4) de sobretensiones se debe indicar: Número de Contrato Nombre de la filial - Grupo EPM 14

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 Parte Metálica Soporte aislado Figura 4. Esquema del Descargador 5 ENSAYOS Las pruebas de recepción especificadas en el presente documento, serán efectuadas en laboratorios propios del fabricante o de terceros, y estarán debidamente acreditadas por el ONAC o reconocidos por la IAF o el ILAC, dicho laboratorio entregará los protocolos respectivos. Aplica para proveedores nacionales y extranjeros. La conformidad de producto se verificará mediante el certificado con norma de fabricación y RETIE si aplica y con pruebas de rutina e inspección en laboratorios con equipos calibrados que garanticen el cumplimiento de los parámetros aquí establecidos. El oferente debe indicar en su oferta en cuál laboratorio se harán las pruebas de recepción para cada lote en las entregas parciales. Estas pruebas están destinadas a eliminar los DPS que presenten defectos de fabricación. 5.1 Ensayos de Recepción El fabricante deberá proporcionar al interventor/Administrador de contrato todas las facilidades razonables para asegurarse que el material se presenta de acuerdo con esta especificación. 15

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 Todas los ensayos de recepción y la inspección se harán antes de la entrega, en el lugar de fabricación o en laboratorio de acuerdo a como se indica en el numeral 5 de esta especificación. El interventor seleccionará cualquiera de los ensayos de rutina para validar el cumplimiento de las especificaciones técnicas. 5.2 Ensayos Tipo, Producción o Diseño Las pruebas tipo las realizará el fabricante cuando se desarrollen los prototipos que serán base de la fabricación y posteriormente si se le introducen cambios importantes a los diseños. Las pruebas tipo se deben realizar conforme lo señalado en la norma NTC 4389 o IEC 60099-4. El fabricante o comercializador permitirá el acceso a los protocolos de pruebas tipo de los DPS en caso de ser requeridos. 5.3 Ensayos de Rutina Todos los descargadores deben someterse como mínimo a las siguientes pruebas: 6 Medida de voltaje de referencia Tensión residual de impulso tipo rayo Ensayo de descarga parcial interna Verificación visual general y dimensional EMPAQUE Cada Descargador de sobretensión debe ser empacado en una caja de cartón por cada unidad. El empaque debe asegurar una correcta protección de los Descargadores de sobretensión, de tal manera que permita un transporte seguro hasta la entrega en el almacén de cada filial y desde este, hasta los sitios de instalación. La caja del descargador individual debe ser marcada como mínimo con los siguientes datos: Nombre del fabricante Nombre de Filial – Grupo EPM Número de contrato o pedido 16

Especificación técnica para descargadores de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 Tensión de operación continúa. Tensión nominal. Año de fabricación. Tipo de trabajo. 7 CRITERIOS DE ACEPTACIÓN O RECHAZO Los criterios de aceptación y el tipo de muestreo para todos los diferentes ensayos serán de acuerdo con lo indicado en la norma NTC-ISO 2859-1. Se procederá la extracción de la muestra aleatoriamente, de tal manera que se asegure la representatividad del lote de acuerdo a lo indicado en la siguiente tabla: TABLA No. 5– Plan muestreo para inspección visual y dimensional (Nivel de Inspección I, NCA 4%) TAMAÑO DEL LOTE 2 a 15 16 a 25 26 a 90 91 a 150 151 a 280 281 a 500 501 a 1200 1201 a 3200 3201 a 10000 10001 y mas TAMAÑO DE LA MUESTRA 2 3 5 8 13 20 32 50 80 125 CRITERIO DE ACEPTACIÓN 0 0 0 1 1 2 3 5 7 10 Se considera que un (1) lote cumple con los requisitos dimensionales, mecánicos y eléctricos, cuando al probar todos los elementos de la muestra se encuentra el número de elementos defectuosos permitidos o menos. En el lote rechazado el fabrican

de sobretensiones DPS en media tensión Versión 1.0 ET-XXXX-2015 1 ESPECIFICACIÓN TÉCNICAS PARA DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES DPS EN MEDIA TENSIÓN GRUPO EPM VERSIÓN NO. FECHA DESCRIPCIÓN DEL CAMBIO MOTIVO CAP. Y PÁG. AFECTADA 1 28/04/2015 Versión inicial FECHA ELABORÓ/MODIFICÓ REVISÓ APROBÓ Abril 2015 CET HOMOLOGACIÓN