N I 48.08.02 Julio de 2009 E D I C I O N : 3ª N O R M A
I B E R D R O L A
Aisladores compuestos de columna para líneas eléctricas de alta tensión
Composite column insulators for high voltage overhead power lines
DESCRIPTORES:
Aislador. Composite.
NI
48.08.02
Julio de 2009 EDICION: N O R M A
3ª
I B E R D R O L A
Aisladores compuestos de columna para líneas eléctricas de alta tensión
Indice Página 1
Objeto y campo de aplicación .........................
2
2
Normas de consulta ...................................
2
3
Tipos normalizados, dimensiones, designación y códigos
2
4
Características ......................................
5
4.1
Diseño .........................................
5
4.2
Cargas mecánicas y niveles de aislamiento ......
7
4.3
Material .......................................
7
5
Marcas ...............................................
8
6
Utilización ..........................................
8
7
Suministro ...........................................
8
8
Ensayos ..............................................
8
8.1
Ensayos de tipo ................................
9
9.1
Calificación ...................................
9
9.2
Recepción ......................................
10
-2-
1
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
09-07
Objeto y campo de aplicación
Esta norma establece los tipos, características y ensayos que deben cumplir los aisladores compuestos de columna destinados a su utilización tanto en las crucetas aislantes giratorias como en las crucetas aislantes rígidas, de las líneas eléctricas aéreas de alta tensión y de las subestaciones. Los aisladores compuestos de cadena son objeto de la norma NI 48.08.01. 2
Normas de consulta
NI 00.08.00: Calificación de suministradores y productos tipificados. UNE EN 61 284: Líneas eléctricas aéreas. Requisitos y ensayos para herrajes. UNE EN 61 952: Aisladores compuestos rigidos de peana para corriente alterna de tensión nominal superior a 1000 V. UNE EN 62 217: Aisladores polimericos para uso interior y exterior con una tensión nominal superior a 1000 V. Definiciones generales, métodos de ensayo y criterios de aceptación. IEC 60 815-3: Selection and dimensioning of high-voltage insulators intended for use in polluted conditions. Part 3: Polymer insulators for a.c. systems. IEC Projet 36-6-2: “Requisitos mínimos de ensayo para cubrir la rotura frágil en aisladores de línea compuestos” Directiva 94/62/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 20 de diciembre de 1994, relativa a los envases y residuos de envases. 3
Tipos normalizados, dimensiones, designación y códigos
Los aisladores compuestos de columna normalizados, son los que se indican en la tabla 1. Las bases normalizadas son las que se indican en la tabla 2, y su diseño el de la figura 1a ó 1c.
-3-
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
Tabla 1 Aisladores normalizados Nivel de Tensión
Línea de fuga min. (1)
kV
C3RL20 C5RL30
Nivel de Polución IEC 60 815-3
Dimensiones
Masa aprox.
mm
Longitud Total max. mm
Longitud aislante min. mm
20
480
440
230
4
4808002
30
720
540
310
5,5
4808013
C5RL45
45
1040
680
450
7
4808025
C5RL66
66
1450
840
590
9
4808036
C6RL132
132
2900
1500
1080
28
4808050
C7RL220
220
4900
2400
1770
40
4808061
C3RU20
20
480
440
230
4
4808005
C5RU30
30
720
540
310
5,5
4808016
45
1040
680
450
7
4808028
66
1450
840
590
9
4808039
132
2900
1500
1080
28
4808053
220
4900
2400
1770
40
4808064
C3RV20
20
480
440
230
4
4808008
C5RV30
30
720
540
310
5,5
4808019
C5RV45
45
1040
680
450
7
4808031
C5RV66
66
1450
840
590
9
4808042
C6RV132
132
2900
1500
1080
28
4808056
C7RV220
220
4900
2400
1770
40
4808067
C4GL132
132
2900
1500
1080
28
4808085
C4GL220
220
4900
2400
1770
40
4808089
C3RL20P
20
740
440
230
4
4808202
C5RL30P
30
1120
540
310
5,5
4808213
C5RL45P
45
1610
680
450
7
4808225
C5RL66P
66
2250
840
590
9
4808236
C6RL132P
132
4500
1500
1130
28
4808250
C7RL220P
220
7600
2400
1900
40
4808261
20
740
440
230
4
4808205
30
1120
540
310
5,5
4808216
45
1610
680
450
7
4808228
66
2250
840
590
9
4808239
132
4500
1500
1130
28
4808253
220
7600
2400
1900
40
4808264
C3RV20P
20
740
440
230
4
4808208
C5RV30P
30
1120
540
310
5,5
4808219
C5RV45P
45
1610
680
450
7
4808231
C5RV66P
66
2250
840
590
9
4808242
C6RV132P
132
4500
1500
1130
28
4808256
C7RV220P
220
7600
2400
1900
40
4808267
C4GL132P
132
4500
1500
1130
28
4808285
C4GL220P
220
7600
2400
1900
40
4808289
Designación
C5RU45
”c”
C5RU66 C6RU132 C7RU220
Media
C3RU20P C5RU30P
”e”
C5RU45P C5RU66P
Muy
C6RU132P C7RU220P
fuerte
Código kg
09-07
-4-
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
09-07
Tabla 2 Bases normalizadas y códigos Designación
Código
BCN BP2 BP4
4808297 4808298 4808299
(1) La línea de fuga se establece s/ IEC 60 815-3, en base a considerar los siguientes valores unitarios por kV, de las tensiones mas elevadas entre fase-tierra (Um/√3), correspondientes a las nominales fijadas: - Nivel “c” (polución media) = 34,7 mm/kV - Nivel “e” (polución muy fuerte) = 53,7 mm/kV El significado de las siglas que componen la designación es el siguiente: aislador de columna - C: letra indicativa de aislador de columna - 3/.../7: carga de diseño a flexión en kN herrajes metálicos - de apoyo G, R: indica cruceta giratoria o rígida - del lado del conductor L, U, V: identificación de herraje del aislador del extremo del lado conductor Utilización - 20; 30; 45; ...: nivel de tensión en kV - P: letra indicativa de aislador para polución muy fuerte (nivel “e”) Los aisladores de cruceta rígida, pueden ir montados sobre bases planas que identificamos: - BCN :
base cardan
- BP2/BP4 : base plana de 2 ó 4 tornillos Ejemplos de denominación: Aislador compuesto de columna C3RU20, NI 48.08.02. Base plana BP2, NI 48.08.02.
-5-
4
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
09-07
Características
Seran conformes a la UNE EN 61 952 y UNE EN 62 217 y complementariamente a lo que a continuación se indica. 4.1
Diseño
Los
aisladores
de
compuestos
están
constituidos,
básicamente,
por
un
núcleo resistente dieléctrico, protegido por un revestimiento polimérico. Alrededor del núcleo se moldearán una serie de aletas o platos que asegurarán la línea de fuga especificada. Los extremos del aislador dispondrán de herrajes metálicos solidarios con el núcleo, cuyo conjunto, así formado, soportará las cargas mecánicas especificadas en la tabla 3. En la figura 1 se reflejan los diseños básicos de los aisladores compuestos, adecuados a su función en la formación de cadenas normalizadas por Iberdrola, para sus diferentes niveles de tensión. 4.1.1 Herrajes metálicos.- Los aisladores, con las aletas dispuestas en posición de servicio, llevarán los herrajes metálicos que se indican en la figura 1. Estos herrajes serán solidarios con el núcleo y se fabricarán haciendo coincidir las secciones representadas en dicha figura, con sus respectivos ejes longitudinales. La base cardan de las CAG (crucetas aislantes giratorias) forma parte del aislador de columna GL (véase figura 1a). Las bases planas para crucetas CAR (crucetas aislantes rígidas), son independientes de los aisladores de columna RL, RU y RV (véase figuras 1b y 1c).
-6-
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
Figura 1. Aisladores compuestos de columna para: - crucetas aislantes giratorias CAG - crucetas aislantes rígidas CAR
09-07
-7-
4.2
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
09-07
Cargas mecánicas y niveles de aislamiento
En la tabla 3 se especifican los valores asignados, en cuanto a cargas mecánicas y tensiones soportadas (kV), que deben cumplir los aisladores compuestos de columna para los diferentes niveles de tensión eléctrica de la red. Tabla 3 Tensión nominal, cargas mecánicas y niveles de aislamiento Nivel de tensión de red
Figura cruceta
kV 20 30 45 66 132 220 132 220
Flexión Carga de Carga de flexión maxiflexión ma de diseño especificada (CFMD) (CFE) daN DaN
Tracción Carga de tracción especificada (CTE) daN
Tensión soportada a F.I. Con onda bajo de lluvia impulso kV
kV
b) CAR
300 500 500 500 600 700
750 1250 1250 1250 1500 * 1750 *
700 700 700 700 1200 1600
70 95 120 165 320 495
165 215 300 380 650 1000
a) CAG
400 400
1000 1000
1200 1600
320 495
650 1000
* En caso de aplicación atirantada en líneas, este valor es válido para el conjunto.
4.3
Material
4.3.1 Núcleo.- Estará constituido por fibra de vidrio reforzada, impregnada de resina Epoxi termo-endurecida resistente eléctrica y químicamente a los fenómenos de hidrólisis y resistentes a los acidos en especial al nítrico NO3H, que asegure el aislamiento y soporte los esfuerzos mecánicos producidos por los conductores de la línea. Podrán utilizarse otros compuestos de materiales siempre que cumplan las especificaciones contenidas en la presente norma y con la aceptación expresa de Iberdrola. 4.3.2 Revestimiento polimérico y aletas.- El revestimiento del núcleo y las aletas estarán fabricados con caucho de silicona, con aditivos y elementos de relleno, totalmente libre de EPDM o de otros cauchos organicos. Los tipos de caucho de silicona a utilizar serán: HTV: Un componente de caucho de silicona sólido con vulcanización a alta temperatura (200º C aproximadamente). LSR: Dos componentes de caucho de silicona liquido que se mezclan y vulcanizan a elevada temperatura (entre 100 y 200º C).
-8-
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
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Podrá utilizarse otro tipo de material de similares características, siempre que cumpla la presente norma y previa aceptación de Iberdrola. 4.3.3 Herrajes metálicos.- Cumplirán con la norma UNE EN 61 284 y estarán constituidos por los siguientes materiales: - acero estampado o forjado, galvanizado en caliente - bases planas, acero laminado galvanizado en caliente - tornillería, acero de alta resistencia galvanizado en caliente 5
Marcas
Los aisladores llevarán, en caracteres legibles e indelebles, las siguientes marcas: - norma o marca del fabricante - referencia del catálogo del fabricante - carga de diseño a flexión en daN (CFMD) - fecha de fabricación (mes y año) - nivel de tensión eléctrica de la red, en kV y nivel de contaminación 6
Utilización
Los aisladores compuestos son de especial aplicación en la compactación de líneas y en zonas sometidas a roturas de aisladores por actos vandálicos, así como en ambientes con fuertes grados de contaminación. 7
Suministro
Los aisladores compuestos se suministrarán en lotes de seis o múltiplos de seis unidades, dentro de cajas debidamente embaladas y compartimentadas. La parte aislante de cada uno de los aisladores irá suficientemente protegida contra los daños que puedan producirse durante su manejo y transporte. Los embalajes se realizarán con materiales biodegradables o reciclables o que cumplan la Directiva Europea 94/62 sobre envases y residuos de envases. 8
Ensayos
Los aisladores compuestos de columna deberán satisfacer los ensayos de diseño, tipo, muestreo e individuales especificados en la norma UNE EN 61 952, exceptuando el ensayo de formación de caminos conductores y de erosion, que será realizado según el apartado 9.3.3 de la norma UNE EN 62 217, pudiéndose optar por uno de los tres métodos de ensayos mencionados en el dicho apartado:
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-
Ensayo de niebla salina de 1000 h, s/ apartado 9.3.3.1,
-
Ensayo circular, s/anexo A
-
Ensayo de fatigas multiples, s/anexo B.
09-07
Complementariamente como ensayo de tipo se exigira el que a continuación se indica: 8.1
Ensayos de tipo
8.1.1. Ensayo de rotura frágil.- Con este ensayo se prueba la resistencia del núcleo de las fibras de vidrio a la corrosión por rotura frágil cuando el aislador está sometido a una tensión mecánica, debida principalmente a la influencia de ácidos. En tanto y cuando no se edite alguna norma oficial que regule este tipo de ensayos, se aplicará lo indicado en el documento de IEC Project 36-6-2, y que se puede resumir de la forma siguiente: Sobre una muestra que tendrá una longitud entre herrajes de al menos 10 veces el diámetro del núcleo se eliminará el recubrimiento del núcleo en la parte intermedia del aislador al menos en 150 mm, preparándose esta parte para ser introducida en un contenedor de ácido que se ubicará alrededor de la muestra así dispuesta. El ácido será ácido nítrico de concentración 1n (1n= 63,01 g HNO3 por litro de solución) y como mínimo cubrirá diametralmente al elemento en 1 cm con un nivel de líquido de 4 cm. El aislador así preparado será sometido a una carga de tracción entre sus partes metálicas que se incrementará suave pero rápidamente, desde cero hasta el 67 % de la carga mecánica de tracción especificada (CTE) y se mantendrá este valor durante 96 horas. Se dará por superado éste ensayo si en dichas condiciones no se produce la rotura del núcleo de fibra de vidrio reforzada. 9 9.1
Calificación y recepción Calificación
Con carácter general, la inclusión de suministradores y productos se realizará siempre de acuerdo con lo establecido en la norma NI 00.08.00: "Calificación de suministradores y productos tipificados". La calificación incluirá la realización de los ensayos y verificaciones indicados en el capítulo 8 de esta norma. Iberdrola se reserva el derecho de repetir ciertos ensayos realizados previamente por el fabricante o en los procesos de obtención de marcas de calidad.
- 10 -
9.2
NI 4 8 . 0 8 . 0 2
09-07
Recepción
Los criterios de recepción podrán ser modificados a juicio de Iberdrola, en función del Sistema de Calidad instaurado en fábrica y de la relación Iberdrola-Suministrador en lo que respecta al producto considerado (experiencia de uso, calidad concertada, etc.). En principio serán los establecidos en la norma UNE EN 61 952.