DISTANCIAS DIELECTRICAS

C.A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS, SACA

DEPARTAMENTO NORMAS DE INGENIERA DIVISIN NORMAS DE DISEO

SECCIN OBRAS ELECTRICAS

DNI

ND-E-B-04-95

Norma de Diseo

DISTANCIAS MNIMAS PARA

DISEO DE SUBESTACIONES

A LA INTEMPERIE

ELECTRICA BASICA

DOCUMENTO: NORMA DISTANCIAS MNIMAS PARA DISEO DE SUBESTACIONES

A LA INTEMPERIE

CDIGO: DNI ND-E-B-04-95

NORMA ELABORADA Y APROBADA EN EL DEPARTAMENTO NORMAS DE

INGENIERA POR:

PROYECTISTA: Sr. Alejandro Hernndez

SECCIN: OBRAS ELECTRICAS Ing. Alejandro Pacheco R.

DIVISIN NORMAS DE DISEO: Ing. Saul Lpez

DEPARTAMENTO NORMAS DE INGENIERA: Ing. Simn A. Silva

INDICE

1.0.- INTRODUCCION ...................................................................................................................................... 2

2.0.- OBJETO Y CAMPO DE APLICACION .................................................................................................. 3

3.0.- REFERENCIAS NORMATIVAS ............................................................................................................ 3

3.1.- NORMAS BASICAS ................................................................................................................................ 3

3.2.- OTRAS NORMAS Y PUBLICACIONES CONSULTADAS................................................................ 4

4.0.- DEFINICIONES ........................................................................................................................................ 5

5.0.- CONDICIONES GENERALES Y CRITERIOS DE DISEO ............................................................... 8

5.1.- REQUISITOS ESTABLECIDOS PARA LA DETERMINACION DE DISTANCIAS

MNIMAS EN DISEO BASICOS ESTRUCTURALES ...................................................................... 8

5.2.- REQUISITOS ESTABLECIDOS PARA LA DETERMINACION DE LAS

DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD ........................................................................................ 10

6.0.- DETERMINACION DE LAS DISTANCIAS MINIMAS ..................................................................... 12

6.1.- TABLA 1 - DISTANCIAS MINIMAS PARA DISEO DE ESTRUCTURAS .................................. 12

6.2.- TABLA N 2 - DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD .............................................................. 13

C.A. La Electricidad de Caracas SACA Distancias minimas para diseos de subestaciones a la intemperie

Cdigo Documento: Sustituye a: Aprobado por D. N. I.: Vigencia: Pgina: DNI ND-E-B-04-95 S.A.S 2 de 17

1. - INTRODUCCION

La presente Norma "Distancias mnimas para diseo de subestaciones a la intemperie", se

ha preparado sobre la base de la normalizacin internacional (ISO-IEC), segn convenio

aceptado por Venezuela; particularmente aplicados por las normas IEC (International

Electrotechnical Commission), Publicaciones 71-1 a 71-3 - Insulation coordination (IEC

Standard). Adems de las normas bsicas, antes expuestas, se han tomado antecedentes

extrados de publicaciones "Electra" de CIGRE (Confrence Internationale des Grands

Rseau Electriques haute tensin) y de las normas VDE, en relacin a distancias de

seguridad; en aquellas partes no definidas en la norma COVENIN 734 (Cdigo de

Seguridad Elctrica), con respecto a Instalaciones en Subestaciones de Distribucin y

Transmisin en Alta Tensin.

Las normas de la IEC no recomiendan valores de tensin entre fases para sistemas

inferiores a los 230 kV y solamente para niveles superiores a 245 kV indican factores que

fluctan entre 1,62 a 1,74, para los valores aplicados a nivel de aislamiento o tensin de

impulso resistente a tierra. Para los valores de tensin inferiores, menores a 245 kV, las

normas de la IEC (Publicacin IEC 71-1, seccin 6.4) recomiendan un mismo valor

aplicado a la distancia a tierra, pero multiplicado por un factor de 1,15.

Se indican algunos valores recomendados para distancia vertical de lneas energizadas a

tierra, los cuales se han incrementados a los valores recomendados en las normas antes

citadas; considerando la llegada o cruce de vehculos con carga elevada, como es el caso de

equipos turbogeneradores instalados en la Planta O.A.M.

Las distancias horizontales, aplicables a trabajos de mantenimiento y ubicacin de cierros

de seguridad, COVENIN 734 se encuentran el Cdigo Elctrico de Seguridad (en forma

similar en la norma ANSI/IEEE C2-90).

Esta norma no da detalles para la parte de diseo de disposicin de barras y estructuras, por

no ser su alcance.



2.- OBJETO Y CAMPO DE APLICACION

La presente norma tiene por objeto definir distancias mnimas en aire entre partes energizadas entre

stas y las estructuras conectadas a tierra, en proyectos de subestaciones a la intemperie, as como

las distancias mnimas de seguridad con las siguientes tensiones mximas de diseo:

- 15,5 kV (12,47 kV de servicio) para salidas de baja tensin de distribucin y (13,8 kV de

servicio) la incluida en el diseo de un terciario de un banco de transformadores de 230/69 kV;

- 38 kV (28,8 kV de servicio), para Subestaciones de Distribucin con disposicin de barras a la

intemperie;

- 72,5 kV (69 kV de servicio), para Subestaciones de Distribucin y Transmisin con disposicin

de barras a la intemperie;

- 121 kV (115 kV de servicio), correspondientes a Sistemas de Distribucin de CADAFE para el

caso de interconexiones con la C.A. La Electricidad de Caracas o sus empresas filiales (Ej.:

S/E San Felipe);

- 245 kV (230 kV de servicio), para Subestaciones de Transmisin con disposicin de barras a

la intemperie.

NOTA: Las tensiones mximas de diseo mencionadas anteriormente, corresponden a los niveles de

tensin nominal que actualmente son utilizadas en la C.A. La Electricidad de Caracas - SACA.

3.0.- REFERENCIAS NORMATIVAS

3.1 NORMAS BASICAS

3.1.1 COVENIN

a) COVENIN 200 - Cdigo Elctrico Nacional.



b) COVENIN 734 - Cdigo Nacional de Seguridad en Instalaciones de Suministro de Energa

Elctrica y de Comunicaciones.

c) COVENIN 568-69 Vocabulario electrotcnico internacional: grupo 05 definiciones fundamentales.

3.1.2 Normas de la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC)

IEC (International Electrotechnical Commission) Standard

a) Publication 71-1 - Insulation co-ordination

Part 1: Terms, definition, principles and rules.

b) Publication 71-2 - Insulation co-ordination

Part 2: Application Guide.

c) Publication 71-3 - Insulation co-ordination

Part 3: Phase - to - phase insulation co-ordination

Principles, rules and application guide.

3.1.3 CIGRE - PUBLICATIONS, International Conference on Large High Voltage Electric

Systems:

Electra

N 19 - The Effect of Safety Regulations on the Design of Substations - November 1971.

N 29 - Phase-to-Ground and Phase-to-Phase air Clearances in Substations - July 1973.

N 45 - The Influence of Clearance Distances on the Price of 420 kV Outdoor Substations -

March 1976.

3.2.- OTRAS NORMAS Y PUBLICACIONES CONSULTADAS

Se mencionan a continuacin las normas que se utilizaron para comparar distancias, con respecto a

instalaciones en servicio originalmente diseadas por stas, y los valores adoptados de la Comisin

Electrotcnica Internacional (IEC), para los nuevos diseos



3.2.1 CADAFE - Norma 158-88, Presentacin de proyectos de subestaciones de transmisin.

Gua Tcnica para Clculo de Juegos de barras,

Distancias de Seguridad.

3.2.2 ANSI/IEEE Standards

a) C2 - 1993, National Electrical Safety Code.

b) C37.32-90 High-Voltage Air Switches, Bus Support, and Switch Accesories - Schedule of

Preferred Ratings, Manufacturing Specifications and Aplication Guide, Tabla 3 -

Recommended phase spacing and ground clearance for outdoor air switches and bus

supports.

3.2.3 NEMA Standard No SG-6, Power Switchching Equipment

3.2.4 VDE 0101 - Rules for setting up electric power installation with rated voltages above 1 000 V.

4.- DEFINICIONES

4.1.- CONTORNEO (FLASHOVER):

Paso de una descarga disruptiva por la superficie de un aislante.

4.2.- Distancia mnima de no contorneo a tierra o masa (estructura)

Es el valor bsico mnimo que debe garantizar, por si mismo, un alejamiento suficiente para evitar

todo riesgo de contorneo en las condiciones ms desfavorables. El cual se ha fijado segn la

tensin de resistencia al choque seleccionado para la subestacin, tomando la mnima distancia de

no contorneo en aire.

4.3.- Distancia de seguridad:

Distancia mnima a disponer en aire entre la parte viva de un equipo o conductor y el suelo y entre

otra pieza viva de un equipo, sobre el cual puede ser necesario intervenir.

La distancia de separacin de seguridad es la suma de dos valores siguientes:



- Un valor de base dependiente de la distancia mnima de fase a tierra asociado al valor del nivel de

aislamiento correspondiente a la subestacin, el cual determina una zona llamada "Zona de

Resguardo" alrededor de las partes conductoras.

- Un valor, en funcin de la circulacin del personal y/o de vehculos y de la naturaleza de los

trabajos a efectuar, tomando en cuenta los dispositivos que puedan ser utilizados. Este valor

determina un entorno que delimita un espacio denominado "Zona de seguridad"; en cuyo exterior

todo peligro, inherente al riesgo elctrico, ha sido eliminado o controlado.

4.4. - Distancia mnima entre fase y fase

Es la mnima distancia a ser conservada entre una fase y fase, en la cual se garantiza un aislamiento

tomando la rigidez dielctrica del aire, como base para la definicin de los aspectos de seguridad.

4.5. - Distancia mnima entre fase y tierra

Es la mnima distancia a ser conservada entre una fase y cualquier punto conectado a tierra, en la

cual se garantiza un aislamiento tomando la rigidez dielctrica del aire, como base para la

definicin de los aspectos de seguridad.

4.6. - Nivel de aislamiento (insulation level):

Conjunto de los valores de tensin soportados bajo lluvia (a la frecuencia industrial y al choque,

bien sea por descargas atmosfricas o sobretensiones de maniobras para una onda de 1.2x50 s)

que caracteriza el aislamiento de un material con relacin a su aptitud para resistir los esfuerzos

dielctricos.

4.7. - Nivel de aislamiento al impulso (BIL = Basic Insulation Level):

El nivel de aislamiento al impulso representa el valor de tensin de impulso y es el valor mximo

de la onda de tensin para la cual no hay contorneo (flashover) en aire entre conductores bajo

tensin; energizados entre ellos y cada uno con respecto a tierra.

4.8. - Tensin de resistencia al choque (Impulse withstand voltage):



Valor de la punta ms elevada de una onda de choque completa, de forma y polaridad prescrita que

el material debe ser capaz de soportar sin perforacin ni contorneo durante las pruebas realizadas

en las condiciones especificadas.

4.9.- Tensin nominal de equipos:

Valor de la tensin que figura en la especificacin de un equipo, mquina, dispositivo o aparato. Es

aquella cerca de la cual los fabricantes garantizan la operacin correcta de sus equipos, en una

amplitud de variaciones de tensin permisibles para el sistema.

4.10.- Tensin nominal de aislamiento:

Valor eficaz de la tensin de funcionamiento que se menciona en la designacin de un material

para expresar convencionalmente su nivel de aislamiento.

4.11.-Tensin mxima de diseo (Maximal design voltage):

La ms alta tensin fase a fase para la cual est diseado el equipo y/o instalacin con respecto a su

nivel de aislacin, y as como tambin a otras caractersticas relacionadas a esta tensin en las

normas de equipos pertinentes. Esta tensin es el valor mximo de la tensin ms alta del sistema

(Tensin mxima de operacin) para el cual el equipo puede ser utilizado.

4.12.-Valor de base o zona de resguardo (para el clculo de separacin):

Se define el valor de base (de tensin) como el que debe garantizar una separacin suficiente para

impedir todo riesgo de contorneo o de rompimiento del dielctrico bajo las condiciones ms

desfavorables.

Est fijado a partir de la resistencia de un nivel de tensin impulso seleccionado para la

subestacin, tomando la distancia mnima de no-rompimiento (avera) en el aire, incrementado por

un factor de seguridad entre 5 a 10 %, para tomar en cuenta una ligera dispersin en el montaje de

los equipos debido a tolerancias de fabricacin y a las imprecisiones de construccin, como

tambin a pequeas variaciones en la geometra de los diferentes fabricantes.

La seguridad as determinada es nicamente obtenida si la tensin resistente de impulso, tomada

para el clculo del valor de base jams es excedida. Esta condicin implica que la Subestacin

incluya los dispositivos apropiados para limitar (las sobretensiones incidentales) al valor elegido

tales como: Pararrayos, explosores o dispositivos similares.

El valor de base corresponde normalmente a la distancia mnima de no contorneo a tierra o a masa

(estructura) adoptada para el diseo de la subestacin.



5. - CONDICIONES GENERALES Y CRITERIOS DE DISEO

Para la preparacin de esta norma se establecieron los siguientes requisitos aplicables para la

determinacin de diseos bsicos estructurales y de las distancias mnimas de seguridad.

5.1. - REQUISITOS ESTABLECIDOS PARA LA DETERMINACION DE DISTANCIAS MINIMAS

EN DISEOS BASICOS ESTRUCTURALES

5.1.1 Valor Mnimo Inicial Establecido

Como mnimo se aplica un valor inicial de tensin de resistencia al choque especificada (Impulse

withstand voltage) y en consecuencia la distancia mnima en el aire segn lo establecido en la

Publicacin 71-2 de la CEI para evitar el contorneo (efluvios de contorno) bajo el nivel resistente

de impulso, el cual ha sido especificado para los equipos, (Tablas VI A y VI B, de la IEC

"Publication 71-2 - Insulation co-ordination, Part 2: Application Guide)

5.1.2 Consideraciones Para Barras Tendidas

Se consideran las deformaciones menores de los juegos de barras tendidas, bajo la influencia de

cortocircuitos y del viento; slo para los tramos cortos definidos dentro de la Subestacin.

5.1.3 Consideraciones De Calentamiento Por Cortocircuitos

No se toman en cuenta la influencia del calentamiento causado por la corriente de cortocircuito

sobre la flecha de los cables o conductores ni las deformaciones en los juegos de barras rgidas, por

la misma causa.

5.1.4 Distancias Entre Juegos De Barras De Diferentes Circuitos

Las distancias entre los juegos de barras de un circuito o tramo y circuito deben ser dimensionadas

de modo que una barra puede ser sometida a trabajos de mantenimiento mientras que el otro juego

de barras est energizado. Esto depende de la disposicin de barras que se elija; siendo una



distancia de 4,5 m mnima recomendada necesaria para la mantencin o reparacin de equipos, con

tensiones de 69 kV y superiores y de 2,5 m para tensiones iguales o inferiores a 69 kV.

5.1.5 Distancia De No Contorneo:

Al cual se aplica un factor de seguridad entre 5 a 10%, (10% elegido) para tomar en cuenta una

ligera dispersin en el montaje de los equipos debido a tolerancias de fabricacin y a las

imprecisiones de construccin, como tambin a pequeas variaciones en la geometra de los

diferentes fabricantes.

5.1.6 Correccion Por Alturas Sobre El Nivel Del Mar Mayores A 1.000 M

Las distancias mnimas de diseo son consideradas, en las tablas 1 y 2, para alturas sobre el nivel

del mar, entre 0 a 1.000 m.

Para instalaciones mayores a los 1.000 m, sobre el nivel del mar, se considerar 1,25 % de

incremento a las distancias mnimas establecidas, por cada 100 m en exceso. Este criterio est

basado en lo establecido en normas IEC y ANSI y se aplica la siguiente frmula:

dH = (d1.000) + [0,0125 x (H-1.000)] x (d1.000)

100

donde:

dH = Distancia mnima de diseo a la altura H en m sobre el nivel del mar

(d1.000) = Distancia mnima establecida hasta 1.000 m sobre el nivel del mar,

H = Altura de la instalacin sobre el nivel del m.

5.2.- REQUISITOS ESTABLECIDOS PARA LA DETERMINACION DE LAS DISTANCIAS

MINIMAS DE SEGURIDAD

5.2.1 Determinacin de la Zona de Seguridad



Al valor de base o zona de resguardo, as definido en el aparte 4.12 es necesario ajustar un factor

dependiente esencialmente de la estatura y complexin promedio de los operadores, como tambin

de la naturaleza y el modo de operar en las intervenciones sobre los equipos, incluyendo los

requerimientos de circulacin y acceso. Para la determinacin de las dimensiones a tomar en

cuenta, en funcin de la estatura y complexin de los operadores, como en las diferentes formas de

intervencin, se dan los siguientes valores:

5.2.2 Altura Mnima De Colocacin Sobre El Suelo De Las Bases De Aisladores (Que Soportan

Partes Vivas)

Considerando que una persona puede alcanzar hasta 2,30 m de altura con el brazo extendido, se

determina que la parte inferior de un aislador tipo columna, debe estar a una altura mnima de 2,30

m sobre el nivel del suelo en zonas no protegidas, si no se han previsto medios de proteccin, tales

como cercas o barandales (Ver Figura 6).



NOTAS:

1. - El aislador tipo columna se considera como una pieza sujeta a gradiente de tensin y la parte

inferior est integrada a una base metlica o soporte el cual est al potencial de tierra (conectado a

tierra). Se considera como cota de referencia la medida de 2,30 m, desde el nivel del suelo (cota

0,00 m).

2. - Los diseos de disposiciones de equipos ejecutadas a valores de 2,30 m conservarn dicha medida.

6. - DETERMINACION DE LAS DISTANCIAS MINIMAS

6.1 TABLA 1 - DISTANCIAS MINIMAS PARA DISEO DE ESTRUCTURAS

TENSION

MAXIMA

DE

DISEO

Kv.

TENSION

NOMINAL DE

SERVICIO

kv.

NIVEL BASICO

DE AISLA-

MIENTO

BIL

kv.

DISTANCIA

DE NO

CONTORNEO

1

mm

VALOR DE BASE DISTANCIA MINIMA A

TIERRA

DISTANCIAS MINIMAS ENTRE

FASES



10 % 2

mm

TO-

TAL

BASE

3=1+2

mm

PAR-

TES

RIGI-

DAS

(FIG.4)

A

mm

PAR-

TES

MO-

VI-

LES

mm

PARTES

RIGIDAS

PARTES

MOVILES

(FIGU-RA 4)

B mm **

DIS-

TIN-

TO

CIR-

CUI-

TO

mm

FI-

GU-

RA 4

C mm

DIS-

TIN

TO

CIR

CUI

TO

mm

15,5 12.47 110 190

20 210 230 265

38 34,5 20 380 40 420 420 483

72,5 69,0 350 685 70 755 755 868 1534

121 115,0 550 1150 120 1270 1270 1461 2540

242 230,0 1050 2300 230 2530 2530 2910 4819

NOTAS:

1. **DISTANCIAS TENSION ENTRE FASES = DISTANCIAS TENSION FASE TIERRA x 1,15

2. TODAS LAS MEDIDAS QUE SE INDICAN, EN ESTA TABLA, SON EN MILIMETROS.

6.2. - TABLA N 2 - DISTANCIAS MINIMAS DE SEGURIDAD

TENSION

MAXIMA

DE

DISEO

kv.

TENSION

NOMINAL DE

SERVICIO

kv.

NIVEL BASICO

DE AISLA-

MIENTO

BIL

kv.

DISTANCIA

DE NO

CONTORNEO

1

mm

VALOR DE

BASE DISTANCIAS DE SEGURIDAD (DISTANCIAS

MINIMAS A TIERRA)



10 % 2

mm

TO-

TAL

BASE

3=1+2

mm

PARTES RIGIDAS PASO DE PERSONAL Y EQUIPOS

ZONA DE SEGU-

RIDAD

4

m

VALOR

TOTAL

5=3+4

D

m

VIALI-

DAD

INTERNA

DE LA

S/E

E m

VIALI-

DAD EX-

TERNA

(SALI-

DAS DE

LINEAS

AEREAS

m

15,5 12.47 110 190 20 210 2,30 3,00 7,00 7,50

38 34,5 200 380 40 420 2,30 3,00 7,50 8,00

72,5 69,0 350 655 65 720 2,30 XX 3,35 8,00 8,50

121 115,0 550 1150 115 1270 2,30 3,52 8,50 9,00

242 230,0 1050 230 230 2530 2,30 4,78 9,00 9,50



BIBLIOGRAFIA



Revista POWER, Editorial Mc Graw-Hill Publication (Plant Electric Systems), Marz 1980, Artculo de la

How to plan an outdoor industrial substation".

CIGRE - PUBLICATIONS, International Conference on Large High Voltage Electric Systems,

Revista "Electra":

N 19 - The Effect of Safety Regulations on the Design of Substations - November 1971.

N 29 - Phase-to-Ground and Phase-to-Phase air Clearances in Substations - July 1973.

N 45 - The Influence of Clearance Distances on the Price of 420 kV Outdoor Substations - March 1976.

SWITCHGEAR MANUAL - Publicado por BROWN BOVERI & CIE AG Mannheim FRG

DISEO DE SUBESTACIONES ELECTRICAS de Jos Ral Martn de la Editorial Mc Graw Hill

Documents

DISTANCIAS DIELECTRICAS