AISLADORES TIPO SUSPENSIÓN DE PORCELANA O DE VIDRIO TEMPLADO

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  AISLADORES TIPO SUSPENSIÓN DE PORCELANA O DE VIDRIO TEMPLADO DICIEMBRE 2016 REVISA Y SUSTITUYE A LA EDICIÓN DE ENERO DE 2016 MÉXICO TO EN M U C O D EN IO R PE D O E D A AD EN TR EN R O G
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AISLADORES TIPO SUSPENSIÓN DE PORCELANA O DE VIDRIO TEMPLADO DICIEMBRE 2016 REVISA Y SUSTITUYE A LA EDICIÓN DE ENERO DE 2016 MÉXICO TO EN M U C O D EN IO R PE D O E D A AD EN TR EN R O G VI C O N T E N I D O 1 OBJETIVO 1 2 CAMPO DE APLICACIÓN 1 3 NORMAS QUE APLICAN 1 4 DEFINICIONES Aislador Aislador Tipo Suspensión Cadena de Aisladores Tipo Suspensión Cadena Corta de Aisladores Esbozo de Vidrio o Porcelana Manguito de Cinc Pruebas Prototipo Pruebas de Aceptación Pruebas de Rutina Zona Contaminada Zona Normal Zona Corrosiva 2 5 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES Clasificación Aisladores de Porcelana o de Vidrio Templado Acabado Descripción Corta del Aislador 4 6 CONDICIONES DE OPERACIÓN 4 7 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE 4 8 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL 4 9 CONTROL DE CALIDAD Pruebas de Prototipo Pruebas de Rutina 11 9.3 Pruebas de Aceptación GARANTÍA MARCADO Marcado del Aislador EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN, ALMACENAJE Y MANEJO Empaque Embalaje Embarque Marcado en Empaque y Embalaje BIBLIOGRAFÍA 21 APÉNDICE A ( Normativo) 22 APÉNDICE B ( Normativo) 23 APÉNDICE C ( Informativo) 24 FIGURA 1 Aislador de suspensión con acoplamiento horquilla ojo 25 FIGURA 2 Aislador con acoplamiento calavera y bola (perfil normal y anticontaminación) 25 FIGURA 3 Aislador con acoplamiento calavera y bola (perfil plano) 26 FIGURA 4 Calibrador de calavera para aisladores de (111 kn) 27 FIGURA 5 Calibrador de vástago para aisladores de (111 kn) 28 FIGURA 6 Calibrador de vástago para aisladores (160 kn) 29 FIGURA 7 Calibrador de calavera para aisladores (160 kn) 30 FIGURA 8 Representación esquemática para el ciclo del comportamiento termo-mecánico 31 FIGURA 9 Equipo típico para prueba de impacto 32 FIGURA 10 Montaje de la muestra para prueba de perforación al impulso de frente escarpado 33 FIGURA 11 Dispositivo para medición de desplazamiento axial y radial 33 TABLA 1 - Clasificación de los aisladores 3 TABLA 2 - Características electromecánicas y dimensionales 7 TABLA 3 - Tamaño de la muestra para las pruebas de aceptación 13 TABLA 4 - Valores de los coeficientes de evaluación C1 C2 y C3 15 1 OBJETIVO 1 de 33 Establecer los requerimientos principales, así como las características electromecánicas y dimensionales que deben cumplir los aisladores tipo suspensión de porcelana o de vidrio templado. 2 CAMPO DE APLICACIÓN Esta especificación aplica a los aisladores tipo suspensión de porcelana o vidrio templado, para uso en las instalaciones de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). 3 NORMAS QUE APLICAN NOTA: N0M-008-SCFI-2002 NMX-H-004-SCFI-2008 NMX-J-271/1-ANCE-2000 NMX-J-563-ANCE-2005 Sistema General de Unidades de Medida. Industria Siderúrgica-Productos de Hierro y Acero Recubiertos con Cinc (Galvanizados Por Inmersión En Caliente)-Especificaciones y Métodos De Prueba. Técnicas de prueba en alta tensión. Parte 1: Definiciones generales y requerimientos de prueba. Pruebas de Radio Interferencia en aisladores para alta tensión. NMX-Z Muestreo para Inspecciones por Atributos (Parte 1, 2 y 3). IEC CFE L CFE L High-voltage test techniques - Part 1: General definitions and test requirements Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga, Recepción y Almacenamiento de Bienes Muebles Adquiridos por CFE. Manuales Técnicos. En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe utilizarse la edición vigente en la fecha de publicación de la convocatoria al concurso abierto, salvo que la CFE indique otra cosa. 4 DEFINICIONES Las definiciones indicadas a continuación, son aquellas que difieren o no se incluyen en la bibliografía [1]. 4.1 Aislador Soporte no conductor para un conductor eléctrico. 4.2 Aislador Tipo Suspensión Es un arreglo de un esbozo aislante y herrajes para el acoplamiento no rígido con otras unidades o al herraje de sujeción. 4.3 Cadena de Aisladores Tipo Suspensión 2 de 33 Conjunto de dos o más aisladores tipo suspensión instalada en serie, que aíslan y soportan no rígidamente conductores eléctricos. 4.4 Cadena Corta de Aisladores Es una cadena de al menos 5 aisladores y no más de 1.5 m de longitud. 4.5 Esbozo de Vidrio o Porcelana Es la parte aislante que se encuentra entre los herrajes. 4.6 Manguito de Cinc Parte metálica de refuerzo que actúa como ánodo de sacrificio para retardar la corrosión en el vástago. 4.7 Pruebas Prototipo Son pruebas para verificar las características de un aislador, las cuales dependen principalmente de su diseño. Generalmente se efectúan sobre un número pequeño de aisladores y se realizan solo una vez para un nuevo diseño o proceso de fabricación. 4.8 Pruebas de Aceptación Son las que se efectúan con el propósito de verificar características de los aisladores que dependen de la calidad de la fabricación y de los materiales utilizados. Estas se realizan sobre una muestra tomada al azar de un lote presentado a inspección, el cual ha cumplido con las pruebas de rutina aplicables. 4.9 Pruebas de Rutina Son las que se realizan a cada aislador para eliminar unidades defectuosas y se efectúan durante el proceso de fabricación Zona Contaminada Es la zona con niveles de contaminación mayores a 0.06 mg/cm Zona Normal Es la zona con niveles de contaminación menores o igual a 0.06 mg/cm Zona Corrosiva Es la localidad donde existen ambientes industriales, de alta humedad y marinos que aceleran la degradación de partes metálicas del aislador. 5 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES 5.1 Clasificación 5.1.1 Por su Acoplamiento y Aplicación Los aisladores tipo suspensión se clasifican de acuerdo a lo indicado en la tabla 1. TABLA 1 - Clasificación de los aisladores Por su acoplamiento a) Horquilla y ojo anular. b) Calavera y bola. Por su aplicación a) Normal. b) Corrosión. c) Contaminación. 5.2 Aisladores de Porcelana o de Vidrio Templado 3 de 33 Los aisladores tipo suspensión de porcelana o de vidrio templado y sus herrajes deben satisfacer las características electromecánicas y dimensiones indicadas en las figuras de la 1 a la 7 y lo indicado en el capítulo 10 de esta especificación. 5.3 Acabado Aislamiento El esbozo del aislador debe tener un acabado vidriado y liso, de constitución homogénea, compacta y libre de porosidades. Los aisladores de porcelana deben ser de color gris o café obscuro y los de vidrio templado verdes o claro traslucidos Herrajes o partes metálicas Todas las partes metálicas deben ser de acero o hierro esferoidal y deben estar galvanizadas Vástago Debe ser de acero o hierro nodular o maleable, que cumpla con el valor de resistencia mecánica indicado en la figura correspondiente. La posición del vástago (ojo anular o bola) debe ser perpendicular al plano del esbozo del aislador, y estar alineado con respecto al eje central del esbozo y horquilla o calavera Chavetas Deben ser de acero inoxidable grado A2 o A4 conforme a lo descrito en el Apéndice A de esta especificación. La chaveta utilizada en la calavera del aislador debe ser del tipo R y tener ambos extremos alabeados, de tal forma que impidan su extracción completa. Esta chaveta debe cumplir con las pruebas indicadas en el inciso La chaveta utilizada en el perno de acoplamiento tipo horquilla debe ser del tipo R (Joroba). (Véanse las figuras de la 1 a 3 aisladores) Perno y calavera El perno debe ser de acero. La calavera y la horquilla pueden ser de acero, hierro nodular o hierro maleable. 5.3.3 Cemento No debe presentar aflojamiento en el acoplamiento de los herrajes, calavera y bola u horquilla y ojo anular. 5.4 Descripción Corta del Aislador La descripción corta consta de 10 caracteres alfanuméricos como máximo, según se muestra a continuación: En donde: DD = Diámetro del esbozo en (cm) S = Tipo suspensión M = Material (V = vidrio o P = porcelana) A = Tipo de acoplamiento (H = horquilla o C = calavera) RRR = Resistencia mecánica en (kn) X = Corrosión = (C) Y = Contaminación (C = contaminación o M = Muy contaminada) 6 CONDICIONES DE OPERACIÓN No aplica. DDSMARRRXY 7 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE No aplica. 8 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL No aplica. 9 CONTROL DE CALIDAD 4 de 33 La CFE representada por el LAPEM o la persona física o moral que ésta designe, debe verificar que los aisladores tipo suspensión cumplen con las pruebas de prototipo, rutina y aceptación contenidas en este capítulo. 9.1 Pruebas de Prototipo Los aisladores deben cumplir con las pruebas de prototipo establecidas a continuación: a) Montaje. El montaje para pruebas eléctricas es el siguiente: 5 de 33 El aislador o cadena de aisladores se suspende verticalmente por medio de conductor adecuado aterrizado desde la estructura soporte. La distancia entre el punto más alto del herraje del aislador y la estructura soporte no debe ser menor a 1 m. La distancia entre el aislador y cualquier otro objeto debe ser igual o mayor a 1.5 veces la longitud de la cadena de aisladores. Un conductor en forma de tubo o varilla, recto y liso, debe sujetarse al herraje inferior del aislador o cadena de aisladores, de tal forma que permanezca en un plano horizontal. La distancia desde el faldón inferior del esbozo a la superficie superior del conductor debe ser tan corta como sea posible pero mayor que 0.5 veces el diámetro del aislador inferior. El diámetro del conductor debe ser de 25 mm y su longitud de 3 m. Deben tomarse precauciones para evitar que el flameo desde las terminales del conductor. La tensión de prueba debe aplicarse entre el conductor y tierra. El montaje para las pruebas mecánicas se describe en la sección correspondiente a cada prueba. b) Factores de corrección. Los valores de tensión obtenidos en las pruebas de tensión de flameo en seco y húmedo a 60 Hz y de tensión crítica de flameo al impulso, deben corregirse a condiciones normalizadas de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-J-271/1-ANCE. (Ver Apéndice B) Verificación dimensional Se seleccionan 3 aisladores. Las dimensiones de los aisladores deben verificarse de acuerdo con los planos prototipo del fabricante, figuras 1 a 3 y a la tabla 2 de esta especificación. Las dimensiones de los acoplamientos calavera y bola se verifican con los calibradores de las figuras 4 a 7, según corresponda Tolerancias. Las tolerancias en las dimensiones son las siguientes: Para el espaciamiento E : (0.03E + 0.3) mm. Para el diámetro (D) y la distancia de fuga: (0.04d + 1.5) mm cuando D 300 mm y para cualquier longitud de distancia de fuga. (0.025d + 6) mm cuando D 300 mm. 6 de 33 Estas tolerancias son para aquellas dimensiones para las cuales no aplican tolerancias especiales, siendo D la dimensión verificada en mm. Las tolerancias descritas anteriormente también aplican a la distancia de fuga, aun cuando se especifique como valor nominal mínimo Tensión de flameo en seco a 60 Hz Se deben probar tres aisladores en forma individual. El montaje de la muestra debe ser de acuerdo al numeral 9.1 inciso a), de esta especificación. a) Aplicación de la tensión. Al momento de realizar la prueba, los aisladores deben estar limpios y secos, libres de grasa, con todos sus accesorios o herrajes. La tensión aplicada inicialmente debe incrementarse rápidamente hasta el 75 % del valor de la tensión de flameo promedio esperada. Después de haber alcanzado el valor, el incremento de la tensión debe ser tal que el tiempo al flameo no debe ser menor de 5 s, ni mayor de 30 s. El valor de la tensión de flameo en seco de un aislador se determina por el promedio aritmético de al menos 5 flameos individuales tomados consecutivamente. El periodo entre flameos consecutivos no debe ser menor de 15 s, ni mayor de 5 min. b) Criterio de aceptación. La tensión de flameo en seco promedio de los tres aisladores, debe ser igual o mayor al 95 % de la tensión de flameo en seco nominal indicada en la tabla 2 de esta especificación, en caso contrario se considera un resultado no satisfactorio Tensión de flameo en húmedo a 60 Hz Se deben probar tres aisladores de forma individual. El montaje de la muestra debe ser de acuerdo al numeral 9.1 inciso a) de esta especificación. a) Aplicación de la tensión. La aplicación de la tensión debe ser de acuerdo al numeral inciso a) de esta especificación. La precipitación debe ser de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-J-271/1-ANCE (ver Apéndice B). El valor de la tensión de flameo en húmedo de un aislador se determina obteniendo el promedio aritmético de al menos 5 flameos individuales tomados consecutivamente. El periodo entre flameos consecutivos no debe ser menor de 15 s, ni mayor de 5 min. b) Criterio de aceptación La tensión de flameo en húmedo promedio de los tres aisladores, debe ser igual o mayor al 90 % de la tensión de flameo en húmedo nominal indicada en la tabla 2 de esta especificación, en caso contrario se considera un resultado no satisfactorio Características Dimensiones Eléctricas Mecánicas De radio interferencia Herraje de acoplamiento: AISLADORES TIPO SUSPENSIÓN DE PORCELANA O DE VIDRIO TEMPLADO TABLA 2 - Características electromecánicas y dimensionales 7 de 33 Descripción corta 25SVC111 28SVC160 29SVC160 33SVC111 17SVH044 25SPC111 33SVC160C 25SVC111CC 28SVC111CC 28SPC160 29SPC160 32SVC160CC 32SVC111CM 33SPC111 17SPH044 25SVC111C 33SPC160C 25SPC111CC 28SPC111CC 28SVC160C 29SVC160C 32SPC160CC 32SPC111CM 33SVC111C (5) 25SPC111C 28SPC160C 29SPC160C 33SPC111C Clave Figura representativa Diámetro nominal mm Espaciamiento mm Distancia mínima de fuga mm Flameo a En seco kv baja En frecuencia húmedo kv Al impulso kv Tensión positivo crítica de Al flameo impulso kv negativo Tensión de perforación a baja kv frecuencia Resistencia mecánica ( * ) kn Resistencia al impacto Tensión de prueba a baja frecuencia (rcm atierra) Tensión máxima de radio interferencia khz N.m kv V Horquilla Ojo (7) Calavera y Bola (6) NOTA: ( * ) Resistencia Electromecánica combinada para porcelana y mecánica para vidrio 1- La geometría del aislador es orientativa, no limitativa. 2- La descripción corta se describe en el capítulo 7 de esta especificación. 3- El material de cada modelo está definido en su descripción corta (ver capítulo 7 de esta especificación). 4- El uso de estos aisladores es para soportar y aislar los conductores aéreos, en las zonas que se indican en la descripción corta (ver capítulo 7 de esta especificación). 5- Para este aislador no aplican las pruebas de resistencia al arco de potencia y de perforación al impulso de frente escarpado. 6- La verificación dimensional se realiza con los calibradores mostrados en figuras 4 y 5 para 111 kn y figuras 6 y 7 para 160 kn. 7- La verificación dimensional de los herrajes es de acuerdo a las dimensiones indicadas en la figura 1. 9.1.4 Tensión crítica de flameo al impulso por rayo polaridad positiva y negativa Se deben probar tres aisladores en forma individual en cada polaridad. El montaje de la muestra debe ser de acuerdo al numeral 9.1 inciso a). 8 de 33 La forma de onda de impulso a utilizarse debe ser de 1.2 s x 50 s, de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-J-271/1-ANCE. La tensión crítica de flameo al impulso positivo y negativo, debe determinarse de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-J-271/1-ANCE (ver Apéndice B). La prueba debe realizarse en seco solamente. Criterio de aceptación. La tensión crítica de flameo al impulso promedio de los tres aisladores, debe ser igual o mayor al 92 % de la tensión crítica de flameo al impulso nominal indicada en la tabla 2 de esta especificación, en caso contrario se considera un resultado no satisfactorio Tensión de radio interferencia Se deben seleccionar cinco aisladores y probarse en forma individual de acuerdo a lo siguiente. El montaje de la muestra debe ser de acuerdo al inciso en capítulo de Control de Calidad. Los herrajes involucrados en el circuito de prueba deben estar libres de radio interferencia a una tensión 10 % mayor a la tensión a la cual se va a realizar la prueba. La prueba debe realizarse de acuerdo a la norma NMX-J-563 (ver Apéndice B). Criterio de aceptación. Los aisladores pasan la prueba si el valor obtenido de radio interferencia es igual o menor a lo indicado en la figura aplicable de la tabla Prueba de comportamiento termomecánico Se somete a prueba una cadena de 10 aisladores. a) Procedimiento de prueba. La cadena de aisladores debe someterse a cuatro ciclos de 24 h de enfriamiento y calentamiento, con una carga de tensión aplicada simultáneamente, mantenida entre un 60 % y 65 % de la carga de falla mecánica o electromecánica. Cada ciclo de 24 h debe iniciar con un período de enfriamiento de -30 C 5 C, seguido por un período de calentamiento de 40 C 5 C. Las tolerancias en la temperatura de los ciclos caliente y frío deben respetarse de tal forma que se asegure una diferencia mínima de 70 K entre las temperaturas caliente y fría registradas. Las temperaturas máximas y mínimas deben mantenerse por al menos cuatro horas consecutivas del ciclo de temperatura. La velocidad de cambio de la temperatura no es de importancia práctica y dependerá de las instalaciones de prueba. Todas las temperaturas deben medirse sobre o cerca de una parte metálica de uno de los aisladores. La carga de tensión debe aplicarse a la cadena de aisladores a una temperatura ambiente, antes de iniciar el primer ciclo térmico. Debe ser removida y re-aplicada al final de cada período de calentamiento, excepto en el primero. Después del cuarto ciclo, y después de enfriar a temperatura ambiente, la carga de tensión debe removerse. El procedimiento de prueba se representa en la figura 8. 9 de 33 Después de que la carga de tensión se ha removido de la cadena de aisladores, se lleva a cabo la prueba de carga de falla mecánica o electromecánica de acuerdo a los procedimientos de prueba establecidos en los numerales y , según corresponda (el mismo día). b) Criterio de aceptación Choque térmico Si cualquier aislador falla durante los ciclos de calentamiento o enfriamiento, los aisladores se consideran que no cumplen con esta prueba. De las cargas de falla individuales X obtenidas durante la prueba de carga de falla mecánica o electromecánica, debe calcularse el valor medio XP y la desviación estándar n-1. Se utilizan los siguientes símbolos: SFL Carga de falla mecánica o electromecánica especificada (ver tabla 2) XP Valor medio de los resultados de las pruebas prototipo Desviación estándar de los resultados de pruebas prototipo C0 Constante de aceptación = Los aisladores cumplen con la prueba si: Deben probarse cinco aisladores de acuerdo a lo siguiente: Xp SFL + C0 Esta prueba consiste de diez ciclos de inmersiones alternadas de los aisladores bajo prueba, en agua caliente y fría. Cada ciclo consiste en una inmersión en agua caliente durante 10 min y posteriormente debe sumergirse en agua fría otros 10 min. El tiempo transcurrido entre inmersiones no debe ser mayor a 5 s. La temperatura del agua fría debe ser de (4 2) C, y de (96 2) C para el agua caliente. Estas temperaturas deben registrarse a una distancia de cuando menos 102 mm de los elementos calefactores o enfriadores que se estén utilizando. Los aisladores no deben tener contacto entre sí durante las inmersiones y la distancia de cualquiera de éstos a las paredes del tanque debe de ser de al menos 51 mm. La masa del agua que se utiliza en cada recipiente debe ser al menos 10 veces la masa de los aisladores que se estén sumergiendo Criterio de aceptación. Después de completados los 10 ciclos de prueba, cada aislador debe revisarse que no tenga daño aparente o fracturas. Para los aisladores de porcelana debe aplicársele tensión hasta alcanzar el flameo a fin de verificar que no haya daño interno (no debe perforarse). Si uno o más aisladores fallan en el cumplimiento de lo anterior, se deben probar cinco aisladores más usando el mismo procedimiento de prueba. La falla de uno o más de los aisladores adicionales, se considera un resultado no satisfactorio Tensión residual Se seleccionan al azar 25 aisladores y se les rompe el esbozo. Ninguna porción del elemento aislante debe sobresalir del diámetro máximo de la cala
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