NORMA TÉCNICA NTC COLOMBIANA 5694
2009-07-15
AISLADORES COMPUESTOS TIPO POSTE PARA SUBESTACIONES CON TENSIONES C.A.
SUPERIORES A 1 000 V HASTA 245 kV.
DEFINICIONES, MÉTODOS DE ENSAYO Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
E: COMPOSITE STATION INSULATORS FOR SUBSTATIONS WITH AC VOLTAGES GREATER THAN 1 000 V UP TO 245 KV. DEFINITIONS, TEST METHODS AND ACCEPTANCE CRITERIA.
CORRESPONDENCIA: esta norma es idéntica (IDT) por traducción de la IEC 62231:2006
DESCRIPTORES: aislador, aislador eléctrico, aislador polimérico, aislador compuesto, aislador tipo poste, aislador para subestaciones, método de ensayo.
I.C.S.: 29.080.10
Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. - Tel. (571) 6078888 - Fax (571) 2221435
Prohibida su reproducción Editada 2009-08-02
PRÓLOGO
El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación, ICONTEC, es el organismo nacional de normalización, según el Decreto 2269 de 1993.
ICONTEC es una entidad de carácter privado, sin ánimo de lucro, cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país, para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo.
La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública, este último caracterizado por la participación del público en general.
La NTC 5694 fue ratificada por el Consejo Directivo el 2009-07-15
Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales.
A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico 142 Aisladores eléctricos.
CELSA S.A.
EMPRESAS PÚBLICAS DE MEDELLÍN ELECTROTECNICAS
GAMMA AISLADORES CORONA
INGENIERÍA Y REPRESENTACIONES S.A.
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
Además de las anteriores, en consulta pública el proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas:
AISPOL S.A.
CIDET
CODENSA S.A. E.S.P.
COLREDES DE OCCIDENTE S.A.
COMPONENTES TÉCNICOS S.A.
ELECTBUS COLOMBIA LTDA.
ELECTRIFICADORA DE SANTANDER ELECTRIFICADORA DEL CARIBE S.A. ESP EMPRESA DE ENERGÍA DE CUNDINAMARCA EMPRESA DE ENERGÍA DEL PACIFICO - EPSA
EMPRESA DE ENERGÍA DEL QUINDÍO EMPRESAS MUNICIPALES DE CALI EXTRACTORES Y MOTORES INDUSTRIALES LTDA.
INTERCONEXIÓN ELÉCTRICA S.A.
MATRIMOL
MINISTERIO DE MINAS Y ENERGÍA RETICERTIFICAMOS S.A.
TRANSFORMADORES C&CO ENERGY LTDA.
TRANSELCA
UNIVERSIDAD DEL VALLE
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y
TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
PEREIRA
UNIVERSIDAD NACIONAL UPS REDES
ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales, regionales y nacionales.
DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN
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CONTENIDO
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INTRODUCCIÓN
1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN ... 1
2. REFERENCIAS NORMATIVAS ... 1
3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES ... 2
4. IDENTIFICACIÓN ... 5
5. CONDICIONES AMBIENTALES ... 5
6. INFORMACIÓN SOBRE TRANSPORTE, ALMACENAMIENTO E INSTALACIÓN .. 5
7. CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS ... 5
7.1 ENSAYOS DE DISEÑO ... 5
7.2 ENSAYOS TIPO ... 7
7.3 ENSAYOS DE MUESTREO ... 7
7.4 ENSAYOS DE RUTINA ... 7
8. ENSAYOS DE DISEÑO ... 8
8.1 INFORMACIÓN GENERAL ... 8
8.2 ENSAYOS EN LAS INTERFACES Y CONEXIONES DE LOS HERRAJES TERMINALES ... 8
8.3 ENSAYOS DE CARGA DEL NÚCLEO ENSAMBLADO... 9
8.4 ENSAYOS EN EL MATERIAL DE LA CAMPANA Y LA CUBIERTA ... 11
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8.5 ENSAYOS EN EL MATERIAL DEL NÚCLEO ... 11
9. ENSAYOS TIPO ... 11
9.1 VERIFICACIÓN DE LAS DIMENSIONES ... 11
9.2 ENSAYOS ELÉCTRICOS ... 12
9.3 ENSAYOS MECÁNICOS ... 14
10. ENSAYOS DE MUESTREO ... 15
10.1 REGLAS GENERALES ... 15
10.2 VERIFICACIÓN DE LAS DIMENSIONES (E.1 + E.2) ... 16
10.3 ENSAYO DE GALVANIZACIÓN (E.1 + E.2) ... 16
10.4 VERIFICACIÓN DE LAS CARGAS MECÁNICAS ESPECIFICADAS (E.1) ... 16
10.5 PROCEDIMIENTO DE RE-ENSAYO ... 17
11. ENSAYOS DE RUTINA ... 17
11.1 IDENTIFICACIÓN DEL AISLADOR TIPO POSTE ... 17
11.2 EXAMEN VISUAL ... 18
11.3 ENSAYO DE CARGA DE TRACCIÓN ... 18
BIBLIOGRAFÍA ... 28
DOCUMENTO DE REFERENCIA ... 29
ANEXOS ANEXO A (Informativo) NOTAS SOBRE LOS ENSAYOS Y LAS CARGAS MECÁNICAS ... 19
ANEXO B (Informativo) DETERMINACIÓN DEL MOMENTO DE FLEXIÓN EQUIVALENTE CAUSADO POR CARGAS COMBINADAS DE COMPRESIÓN (TRACCIÓN) Y VOLADIZO ... 21
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ANEXO C (Informativo)
EJEMPLO DE DISPOSICIÓN PARA EL ENSAYO DE CARGA DE TORSIÓN ... 23
ANEXO D (Normativo)
TOLERANCIA PARA LA FORMA Y LA POSICIÓN ... 24
ANEXO E (Informativo)
NOTAS SOBRE EL ENSAYO DE COMPRESIÓN Y PANDEO ... 27 Figura 1. Ensayos termomecánica de esfuerzo previo - Ciclos típicos ... 18
TABLAS
Tabla 1. Ensayos que se deben realizar después de los cambios en el diseño ... 6 Tabla 2. Cantidad de muestras para los ensayos de muestra ... 16
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INTRODUCCIÓN
Los aisladores compuestos tipo poste para subestaciones consisten en un núcleo cilíndrico sólido aislante hecho de resina impregnada de fibras que soporta la carga mecánica, protegido por una cubierta polimérica; la carga se transmite al núcleo mediante herrajes metálicos. A pesar de estos rasgos comunes, los materiales y detalles de construcción que emplea cada fabricante pueden ser distintos.
Algunos ensayos se han agrupado como “ensayos de diseño”, que se deben llevar a cabo sólo una vez en aisladores del mismo diseño. Los ensayos de diseño se llevan a cabo con el fin de eliminar diseños de aisladores, materiales y tecnologías de fabricación no adecuadas para aplicaciones de alta tensión. Se ha tenido en cuenta la influencia del tiempo en las propiedades eléctricas y mecánicas de los aisladores compuestos tipo poste para subestaciones y sus componentes (material del núcleo, cubierta, interfaces, etc.), al especificar los ensayos de diseño para asegurar un tiempo de vida satisfactorio bajo condiciones de servicio normal.
El enfoque de los ensayos mecánicos de flexión bajo carga utilizados en esta norma se basa en la NTC 5508 (véase la norma IEC 61952). Este enfoque utiliza el concepto de un daño límite que es el máximo esfuerzo de tensión que pueden desarrollarse en el aislador antes de que comiencen a producirse daños. Se está trabajando para validar la técnica de emisión acústica para determinar el inicio de los daños.
En algunos casos, los aisladores compuestos tipo poste para subestaciones puede estar sometidos a una combinación de cargas. Con el fin de dar algunas orientaciones, el Anexo B explica cómo calcular el equivalente en el momento de flexión en el aislador resultante de la combinación de las cargas de flexión, tracción y compresión.
Los ensayos de contaminación, tal como se especifican en la NTC 3379 (IEC 60507) y la norma IEC 61245, no se incluyen en este documento, su aplicabilidad a aisladores compuestos tipo poste para subestaciones no se ha demostrado. Dichos ensayos de contaminación realizadas sobre los aisladores compuestos no se correlaciona con la experiencia obtenida en servicio. Los ensayos de contaminación específicos para aisladores compuestos están bajo consideración.
No se ha considerado útil especificar un ensayo de arco de potencia como un ensayo obligatorio. Los parámetros de ensayo son múltiples y pueden tener valores muy diferentes, dependiendo de las configuraciones de la red y de los soportes y del diseño de los dispositivos de protección de arco. Se debería considerar el efecto de calentamiento de los arcos de potencia en el diseño de los herrajes metálicos. El daño crítico para los herrajes metálicos resultante de la magnitud y duración de la corriente de cortocircuito se puede evitar mediante dispositivos de protección de arco diseñados apropiadamente. Sin embargo, esta norma no excluye la posibilidad de un ensayo de arco de potencia, por acuerdo entre el usuario y el fabricante. La GTC 75 (véase la norma IEC 61467) presenta detalles del ensayo de arco de potencia de juegos de aisladores.
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Las cargas de impulso (mecánica) en subestaciones son normalmente causadas por cortocircuitos. Los aisladores tipo poste se ven afectados por fuerzas debidas a la interacción de las corrientes que circulan en conductores/barrajes soportados por los aisladores.La carga de impulso o la carga pico puede evaluarse utilizando la orientación encontrada la serie de las normas IEC 60865.
El grupo de trabajo de CIGRE ESCC (Efectos de las corrientes de cortocircuito) está trabajando para revisar las cargas de impulso causadas por corrientes de cortocircuito en las subestaciones. El objetivo de este trabajo es introducir un nuevo concepto: el factor ESL (factor de carga estática equivalente), el cual es dependiente de la frecuencia. La carga pico real puede ser sustituida, en una primera aproximación, por la carga pico multiplicada por el factor ESL. Este nuevo valor puede ser utilizado como MDCL en este documento para la determinación de la fuerza en voladizo (Cantilever).
Los ensayos de radiointerferencia y de efecto corona no se especifican en esta norma ya que la radionterferencia y efecto corona no son características del aislador solo.
Los aisladores tipo poste para subestaciones con núcleo hueco no están tratados actualmente por esta norma. La NTC 5130 (véase la norma IEC 61462) da detalles de los ensayos sobre aisladores compuestos con núcleo hueco, muchos de los cuales pueden ser aplicados a los aisladores tipo poste.
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AISLADORES COMPUESTOS TIPO POSTE PARA SUBESTACIONES CON TENSIONES C.A. SUPERIORES A 1 000 V HASTA 245 kV. DEFINICIONES, MÉTODOS DE ENSAYO Y CRITERIOS DE ACEPTACIÓN
1. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN
Esta norma se aplica a aisladores compuestos tipo poste que constan de un núcleo sólido aislador cilíndrico que soporta la carga, elaborado de fibras impregnadas con resina, una cubierta (por fuera del núcleo aislante) fabricada en material polimérico (como silicona o etileno-propileno) y herrajes terminales fijos permanentemente al núcleo aislante. Los aisladores cubiertos por esta norma están sometidos a cargas en voladizo, torsión, tracción y compresión. Están destinados a subestaciones con tensiones c.a. superiores a 1 000 V hasta 245 kV.
El objeto de esta norma es:
- definir los términos usados;
- prescribir los métodos de ensayo;
- prescribir los criterios de aceptación o de falla.
Esta norma no incluye los requisitos relacionados con la selección de los aisladores para condiciones de operación específicas.
2. REFERENCIAS NORMATIVAS
Los siguientes documentos normativos referenciados son indispensables para la aplicación de este documento normativo. Para referencias fechadas, se aplica únicamente la edición citada.
Para referencias no fechadas, se aplica la última edición del documento normativo referenciado (incluida cualquier corrección).
IEC 60050-471, International Electrotechnical Vocabulary (IEV). Chapter 471: Insulators.
(NTC 2341).
IEC 60060-1, High-voltage Test Techniques. Part 1: General Definitions and Test Requirements. (NTC 4591).
IEC 60168:1994, Tests on Indoor and Outdoor Post Insulators of Ceramic Material or Glass for Systems with Nominal Voltages Greater than 1 000 V. (NTC 4932).
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IEC 62217, Polymeric Insulators for Indoor and Outdoor Use with a Nominal Voltage Greater than 1 000 V - General Definitions, Test Methods and Acceptance Criteria. (NTC 5537)
ISO 1101, Technical Drawings - Geometrical Tolerancing - Tolerancing of Form, Orientation, Location and Run-out - Generalities, Definitions, Symbols, Indications on Drawings.
ISO 3452, Non-Destructive Testing - Penetrant Inspection - General Principles.
3. TÉRMINOS Y DEFINICIONES
Para los propósitos de este documento se aplican los siguientes términos y definiciones
3.1 Aislador compuesto tipo poste. Aislador tipo poste que consta de un núcleo sólido, aislante que soporta la carga, una cubierta y herrajes terminales ajustados al núcleo aislante.
3.2 Núcleo (de un aislador). Parte central aislante de un aislador, la cual proporciona las características mecánicas.
NOTA Ni la cubierta ni las campanas forman parte del núcleo.
IEV 471-01-03
3.3 Cubierta. Parte aislante externa de un aislador compuesto que suministra la distancia de fuga necesaria y que protege al núcleo contra el ambiente.
NOTA Un forro intermedio elaborado con material aislante puede formar parte de la cubierta.
IEV 471-01-09
3.4 Perfil de la cubierta. Forma y dimensiones de la cubierta del aislador compuesto tipo poste que incluye lo siguiente:
- saliente de las campanas,
- espesor de las campanas en la base y la punta, - separación de las campanas,
- repetición de las campanas, - inclinación de las campanas.
3.5 Campana (de un aislador). Parte aislante que se proyecta desde el vástago, destinada a incrementar la distancia de fuga. La campana puede tener rebordes o carecer de ellos.
IEV 471-01-15
3.6 Vástago del aislador. Parte aislante central de un aislador desde la cual se proyectan las campanas.
NOTA También se conoce como espiga, en aisladores más pequeños.
IEV 471-01-11
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3
3.7 Distancia de fuga. Distancia más corta o la suma de las distancias más cortas a lo largo de la superficie de un aislador entre dos partes conductoras entre las cuales, normalmente, se encuentra la tensión de operación.
NOTA 1 La superficie de cemento o cualquier otro material de unión no aislante no se considera parte de la distancia de fuga.
NOTA 2 Si se aplica un revestimiento de alta resistencia a las porciones de la parte aislante de un aislador, dichas porciones se consideran superficies aislantes eficaces y la distancia sobre ellas se incluye en la distancia de fuga.
IEV 471-01-04
3.8 Distancia de arco. Distancia más corta en el aire externa al aislador entre las partes metálicas que, normalmente, tiene la tensión de operación.
IEV 471-01-01
NOTA También se usa el término “distancia de arco seco”.
3.9 Interfaces. Superficie entre materiales diferentes.
NOTA En la mayoría de aisladores compuestos se presentan varias interfaces, por ejemplo:
- entre la cubierta y los dispositivos de fijación,
- entre diferentes partes de la carcasa, por ejemplo entre las campanas o entre el forro y las campanas,
- entre el núcleo y la cubierta.
IEV 62217
3.10 Herraje terminal. Componente integral o parte formada de un aislador previsto para conexión a una estructura de soporte, o a un conductor o a un elemento del equipo o a otro aislador.
NOTA En donde el herraje terminal es metálico se denomina comúnmente "herraje metálico".
IEV 471-01-06, modificado
3.11 Zona de conexión. Zona donde se transmite la carga mecánica entre el cuerpo aislante y el herraje terminal.
IEC 62217
3.12 Acople. Parte del herraje terminal que transmite la carga a los accesorios externos al aislador.
IEC 62217
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BIBLIOGRAFÍA
IEC 60865 (todas las partes), Short-circuit Currents - Calculation of Effects.
IEC 61245, Artificial Pollution Tests on high-voltage Insulators to Be Used on d.c. Systems.
IEC 61462, Composite Insulators - Hollow Insulators for Use in Outdoor and Indoor Electrical Equipment - Definitions, Tests Methods, Acceptance Criteria and Design Recommendations.
(NTC 5130)
IEC 61467, Insulators for Overhead Lines with a Nominal Voltage Above 1 000 V - AC Power Arc Tests On Insulator Sets. (GTC 75)
IEC 60507, Artificial Pollution Tests on High-voltage Insulators to Be Used on a.c. Systems.
(NTC 3379)
IEC 61952, Insulators for Overhead Lines - Composite Line Post Insulators for Alternative Current with a Nominal Voltage > 1 000 V. (NTC 5508)
…
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