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Aisladores para transformadores de potencia Guía de producto

Explicaciones

Tipo de aplicación La gama de aisladores para instalaciones de CA se ha diseñado para cuatro aplicaciones diferentes: –– Aceite-aire –– Aceite-aceite –– Aceite-SF6 – – Aire-aire

Prueba de tensión no disruptiva a frecuencia industrial en seco (1 minuto) Normalmente corresponde a un 10 % más que el nivel de la prueba del transformador. Esta prueba se realiza como una prueba de rutina en todos los aisladores.

Prueba de tensión no disruptiva a frecuencia industrial en húmedo (1 minuto)

Para aplicaciones de CC y aisladores aire-aire, póngase en contacto con ABB para obtener más información.

Se trata de una prueba de tipo para aisladores con la tensión más alta del equipo menor o igual que 245 kV.

Requisitos eléctricos

Tensión nominal fase a tierra

Antes de comenzar el proceso de selección, se deben obtener los siguientes datos eléctricos:

Es la tensión de CA continua real a la que se somete el aislador.

Corriente nominal Norma de referencia Por lo general, los aisladores de ABB cumplen con los requisitos eléctricos estipulados en la última versión de las normas de IEC (IEC 60137) y ANSI (IEEE C57.19.00 e IEEE C57.19.01). Si se requiere alguna otra norma, comuníquese con ABB.

Es la corriente de CA continua máxima que el aislador puede transportar a una cierta temperatura del aire y a una cierta temperatura del aceite con el punto caliente máximo del aislador igual a 105 °C (120 °C para RIP). Las siguientes temperaturas se aplican a IEC y ANSI:

Tensión más alta para el equipo, Um En general, corresponde al valor RMS más alto de la tensión entre fases del sistema en el que se utilizará el aislador.

IEC

ANSI

Temperatura del aire

30 °C

40 °C

Temperatura del aceite del transformador

60 K

65 K

superior a la temperatura ambiente

Tensión no disruptiva nominal a impulsos de descarga (en seco), BIL Por lo general, corresponde al mismo nivel de impulso por rayo que el del transformador. La prueba de impulsos tipo rayo es una prueba de rutina para los aisladores que tienen un nivel BIL nominal igual o superior a 850 kV.

Tensión no disruptiva nominal a impulsos de maniobra (en húmedo), SIL Por lo general, corresponde al mismo nivel de impulso por maniobra que el del transformador. Es una prueba de tipo y se realiza en condiciones húmedas en aisladores para exteriores.

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Límites del factor de potencia máximos requeridos si son distintos de IEC o ANSI Esta prueba se realiza como una prueba de rutina en todos los aisladores. IEC requiere que el aislador tenga un factor de potencia inferior a 0.7 %. ABB aplica otros requisitos más rigurosos en función de la tensión nominal del equipo y, por lo tanto, refleja mejor las pérdidas dieléctricas reales: ≤362 kV; 0,55 % >362 kV y ≤550 kV; 0,5 % >550 kV; 0,4 %

Condiciones ambientales incluidos los requisitos mecánicos Norma de referencia Los aisladores de ABB cumplen estrictamente las estipulaciones de IEC 60137 y los requisitos eléctricos de IEEE C57.19.0. ANSI (IEEE C57.19.0) especifica ciertos requisitos de dimensiones que se desvían de los aisladores de ABB. Consulte al fabricante del transformador o a ABB para obtener más información. Si se requiere alguna otra norma, comuníquese con ABB.

Línea de fuga específica unificada

Debe tenerse en cuenta que esta definición difiere de la distancia de fuga específica utilizada anteriormente con un factor de √3 en los casos en los que se utilizó tensión de línea a línea.

Carga operativa en voladizo requerida Tanto IEC como ANSI especifican valores para la carga en voladizo requerida. En IEC 60137 se proporcionan dos niveles diferentes para la carga en voladizo: Nivel 1 para aplicaciones normales y Nivel 2 para aplicaciones especiales con cargas mecánicas intensas.

La norma IEC 60815-3 define cinco clases distintas en función del grado de contaminación del área donde se utilizará el aislador. La línea de fuga específica unificada es la distancia total de fuga dividida entre la tensión más alta de línea a tierra en el aislador. Respecto a la opción de reducir la distancia de fuga cuando se utilizan aisladores de polímero en lugar de aisladores de cerámica, consulte las recomendaciones en el documento mencionado anteriormente. a b c d e

Muy leve: 22 mm/kV Leve: 28 mm/kV Media: 35 mm/kV Alta: 43 mm/kV Muy alta: 54 mm/kV

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Filosofía del producto

Para garantizar su fiabilidad durante el funcionamiento, los aisladores deben tener un diseño que impida la entrada de humedad. Igualmente, también debe garantizarse una correcta conexión a tierra durante toda la vida de servicio de la unidad. Esto se puede lograr mediante: –– El uso de un sistema de estanqueidad sólido junto con un sistema de compresión de diseño profesional que genere una presión de sellado adecuada en todas las condiciones de funcionamiento. –– La selección de elementos de diseño, materiales y métodos de producción que reduzcan la cantidad de puntos de fuga potenciales. –– El uso de un sistema de conexión a tierra sólido entre el núcleo capacitivo del aislador y la cuba del transformador. –– Verificando la hermeticidad de todas las piezas individualmente, así como del sistema completo durante las pruebas finales. Los aisladores se deben diseñar para ofrecer la máxima estabilidad térmica a su tensión más alta teniendo en consideración las pérdidas óhmicas y dieléctricas durante toda la vida de servicio del aislador. En un aislador correctamente diseñado, un factor de disipación bajo no contribuye a aumentar su vida útil de servicio.

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Pruebas ABB impone unos límites más estrictos para la aceptación durante las pruebas que los establecidos por la norma internacional IEC 60137. Para verificar el proceso de producción, todos los aisladores se someten a una serie de pruebas eléctricas de rutina antes de aprobar su entrega. También se realizan pruebas de tipo en cada familia de productos para demostrar el cumplimiento de requisitos específicos no incluidos en las pruebas de rutina. Además, ABB también lleva a cabo exhaustivos programas de pruebas para verificar determinadas características no contempladas en las normas con el fin de garantizar el rendimiento a largo plazo o el rendimiento en condiciones extremas. Entre algunos ejemplos se encuentran diversas pruebas cíclicas, pruebas de arco, pruebas de incendio, pruebas sísmicas, pruebas de hidrofobicidad y pruebas de distintos productos.

Referencias Desde que iniciamos la producción en 1908 hemos fabricado miles de aisladores y, actualmente, ABB fabrica una gama de aisladores de condensador aptos para todas las aplicaciones, desde 36 kV hasta 1200 kV CA y 1100 kV CC. Disponemos de modelos impregnados en aceite y modelos impregnados en resina en todos los continentes. Llevamos suministrando aisladores para sistemas de 800 kV CA desde 1964. Los terremotos pueden provocar daños graves y la experiencia nos ha demostrado que los equipos eléctricos de capacidades inadecuadas quedan rápidamente destruidos. Estados Unidos, Chile, China, México, Corea, Grecia y Nueva Zelanda son algunos de los países que requieren un alto nivel de resistencia sísmica. Los aisladores de ABB se utilizan en todas estas regiones, en algunos casos desde hace más de 40 años, con un rendimiento operativo excelente.

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Aisladores impregnados en resina

Una banda de papel corrugado se enrolla en un conductor o un mandril para formar el aislante principal. Las inserciones de conducción de aluminio se colocan en posiciones axiales y radiales calculadas y muy precisas para crear la graduación del campo eléctrico. El núcleo se calienta, se seca al vacío y se impregna utilizando una resina epoxi curable para formar el cuerpo capacitivo sólido. Tras el vulcanizado, el cuerpo se mecaniza y se equipa con una brida y un aislante. Disponemos de diversas configuraciones de conexiones de terminales, blindajes y conductores aptas para todas las aplicaciones. Los aisladores de papel impregnado en resina ofrecen las siguientes ventajas: –– Alta resistencia mecánica y flexibilidad combinadas con un peso reducido, características que aumentan claramente la capacidad de resistencia sísmica. –– Puesto que el aislador no contiene aceite, no es necesario disponer de volumen de expansión en el punto más alto. Esto significa que, aunque los aisladores de RIP se almacenen en horizontal, pueden ponerse en funcionamiento inmediatamente después de su instalación. –– Además, se elimina el riesgo de que el aceite del aislador impregne el equipo y pueda producirse un incendio en caso de una avería explosiva. –– El transformador es hermético, lo que significa que el riesgo de que la humedad penetre en el transformador se reduce en caso de descargas disruptivas. –– Los periodos de inactividad en caso de avería grave del transformador también se reducen al no quedar fragmentos de porcelana en el interior del transformador. Los aisladores GSA y GSB utilizan un aislamiento exterior fabricado con caucho de silicona. De este modo, las repercusiones sobre el transformador y sobre el resto de la subestación serán mínimas en caso de una avería importante. La reducción del peso y la flexibilidad mecánica también garantizan su alta resistencia sísmica. El aislamiento exterior fabricado en caucho de silicona también aporta un excelente rendimiento en casos de contaminación y reduce el riesgo de descargas disruptivas. La larga vida útil de servicio se garantiza mediante el uso de un caucho de vulcanización a alta temperatura de gran calidad y resistente a la erosión, con un alto contenido de relleno de ATH y una geometría adecuada del perfil de la campana.

Tensión, Um (kV)

800 GSB

550 GSBK

245 170

GSA-OA

73

Corriente, Ir (A) 1600

2000

2500

Los aisladores aceite-aire se designan como GSA y GSB, mientras que los aisladores sumergidos en aceite-SF6 se designan como GSBK. 6 Aisladores para transformadores de potencia | 1ZSC000563-ABF es

Aisladores impregnados en aceite

Los aisladores se construyen en torno a un tubo central en el que está devanado el cuerpo capacitivo con papel kraft. Las inserciones de conducción de aluminio se colocan en posiciones axiales y radiales calculadas y muy precisas para crear la graduación del campo eléctrico. Los aislantes cerámicos se fabrican en una sola pieza sin juntas y se mantienen entre las placas terminales mediante el tubo central. Una serie de juntas de caucho resistentes al aceite y encajadas en ranuras garantizan la estanqueidad. El espacio entre el cuerpo capacitivo y los aisladores se rellena con aceite de transformador, excepto en la parte superior, donde queda una cámara de expansión llena de gas. Existen diversas líneas de productos disponibles y los detalles de los diseños varían en función de los valores de tensión y corriente. Los aisladores impregnados en aceite ofrecen las siguientes ventajas: – – Gama completa y rendimiento excelente en las condiciones más exigentes. – – Utilizamos un sistema de sellado que cuenta con más de 40 años de demostrada fiabilidad en todos los continentes. –– Modernas instalaciones de producción y 100 años de experiencia. – – Nuestro exclusivo sistema de conductor rígido desmontable facilita la instalación y el desmontaje in situ sin reducir el nivel de aceite. – – El aislador de 800 kV más utilizado del mundo.

Tensión, Um (kV)

1200 GOE

800 GOEK

550

245

GOB

GOM

34,5 GOH

1250 1600

2500

5000

Corriente, Ir (A)

25 000

Los aisladores para funcionamiento sumergido en aceite-SF6 se designan con el nombre GOEK; los demás se utilizan en aplicaciones aceite-aire.

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