Este documento describe los procedimientos para calcular las distancias eléctricas mínimas requeridas en las instalaciones de subestaciones entre partes vivas, equipos y estructuras. Explica cómo calcular las distancias entre fases, fase-tierra, distancias de fuga para equipos, alturas mínimas y distancias de seguridad considerando factores como la tensión, aislamiento, altitud y tamaño humano.

2. Esto se refiere al dimensionamiento de las distancias entre parte
vivas, que se requiere en instalaciones de subestaciones.
La determinación de éstas dimensiones, se efectúa por medio del cálculo
de las distancias eléctricas entre las partes vivas del equipo y entre éstas
y las estructuras, muros, rejas y el suelo, de acuerdo al siguiente orden:
a) Distancias entre fases (partes rígidas y partes flexibles).
b) Distancias entre fase y tierra (partes rígidas y partes flexibles).
c) Distancias de fuga para equipos de patio.
d) Altura de los equipos sobre el nivel del suelo.
e) Altura de las barras sobre el nivel del suelo.
f) Altura de remate de la línea de transmisión de llegada o salida a la
subestación.

3. •Previamente se debe tener claro la clase de aislación de los equipos y el BIL de
diseño de la subestación (ambos parámetros corregidos según la altura sobre el
nivel del mar de instalación de la subestación).
•En caso de que la subestación se encuentre instalada a una altura mayor a 1000
metros sobre el nivel del mar, entonces las distancias eléctricas calculadas
deberán ser corregidas de acuerdo a la siguiente ecuación:
•Para el cálculo de las distancias entre fases y entre fase y tierra, las distancias
mínimas deben mantenerse para una desviación máxima de 30° de la cadena de
aisladores con
respecto a la vertical.

4. Distancia mínima fase tierra para partes rígidas (dftr )
Para esto se requiere conocer la tensión nominal entre fases y el nivel
básico de impulso (BIL) de diseño de la subestación.
Este valor se obtiene de la Tabla 5 de la Norma ANSI C37.32 o bien de la
Tabla 32-1 de la Norma NEMA SG-6.
Sea este valor igual a dftr .
Distancia mínima fase fase para partes rígidas (dffr )
Para esto se requiere conocer la tensión nominal entre fases y el nivel
básico de impulso (BIL) de diseño de la subestación.
Este valor se obtiene de la Tabla 5 de la Norma ANSI C37.32 o bien de la
Tabla 32-1 de la Norma NEMA SG-6.
Sea este valor igual a dffr

5. En el diseño de una subestación, se tiene que las partes flexibles son las cadenas
de aisladores que soportan los puentes de unión de las secciones de barras y las
cadenas que soportan las bajadas de los conductores hacia los equipos.
Para este tipo de cálculo, se tienen dos tipos de distancias:
Distancia mínima fase fase para partes flexibles (dfff )
Si la cadena de aisladores tiene un longitud L, entonces la distancia fase fase para
partes flexibles estará dada por (Ver figura 1):

6. Distancia mínima fase tierra para partes flexibles (dftf )
Si la cadena de aisladores tiene un longitud L, entonces la distancia fase tierra para
partes flexibles estará dada por:

7. DISTANCIAS DE FUGA PARA EQUIPOS DE PATIO
Para el cálculo de la distancia de fuga de los aisladores de los equipos de patio, se
requiere conocer previamente el grado de contaminación del ambiente en que se
encuentran los aisladores. Con esta definición y de acuerdo a lo indicado en la
Norma IEC 815, se define la distancia de fuga unitaria a considerar para el cálculo.
La distancia de fuga para los equipos de patio queda determinada por la siguiente
expresión:
Donde:
Vmax: voltaje máximo entre fases (kV)
D f 0: distancia de fuga unitaria en mm/kV segun IEC 185
d: densidad relativa del aire
kd: factor de corrección de acuerdo al diametro del aislador

8. Aisladores con polleras regulares Aisladores con polleras irregulares

9. Distancia mínima base soporte de equipos sobre el nivel del suelo
La altura mínima de la base de los aisladores que soportan las partes vivas de
los equipos, no deberá ser menor a 2300 mm., que es la altura promedio de
una persona con el brazo levantado.
Distancia mínima partes vivas al suelo

10. Altura de los equipos sobre el nivel del suelo (hs)
Esta altura se considera también como el primer nivel de barras hs (ver figura 4). En
esta definición se encuentran los equipos como pararrayos, transformadores de
medida, trampas de onda, desconectadores e interruptores.
La altura mínima hs de las partes vivas sobre el nivel del suelo, en ningún caso deben
ser inferiores a 3 metros, a no ser que se utilice una barreara de protección aislada.
En general , para cualquier equipo, la altura mínima de sus partes vivas se calcula de
acuerdo a la siguiente expresión válida hasta 1000 m.s.n.m. (en caso contrario se
deberá aplicar el
factor de corrección respectivo):
donde Vmax es la tensión máxima de diseño del equipo de que se trate, expresada en
(kV).

11. Altura de las barras sobre el nivel del suelo (hb)
La altura de las barras sobre el nivel del suelo, considera la posibilidad de que al pasar
un persona por debajo de las barras, ésta reciba la sensación del campo
eléctrico. Esta definición se encuentra normada en el código americano NESC, en cuya
versión de 1993 se establecen valores de gradientes de tensión con un 10% de
probabilidad de que el personal tenga la sensación de la existencia del campo eléctrico
bajo las barras.
La expersión que determina la altura hb de las barras, considerando el efecto del campo
eléctrico, es la siguiente:
donde Vmax es la tensión máxima de diseño expresada en (kV).

12. Altura de remate de las líneas de transmisión en la subestación (hl)
Los conductores de las líneas de transmisión que llegan o salen de una
subestación, no deben rematar a una altura hl inferior a 6 metros.
Dicha altura, indicada en la figura, se puede obtener a aprtir de la siguiente
expresión:
donde Vmax es la tensión máxima de diseño expresada en (kV).
Esta definición es aplicable a subestaciones con tensiones mayores a 69 kV.

14. Distancias de seguridad para maniobras de personal
Se entiende como distancias mínimas de seguridad, a los espacios libres que se deben
conservar en las subestaciones para que el personal pueda circular y efectuar
maniobras, sin que exista riesgo para sus vidas.
Las distancias de seguridad a través del aire está formadas por dos términos, el
primero corresponde a la distancia mínima fase tierra y el segundo término depende
de la talla media de los operadores según se muestra en la figura 5. Estas distancias se
pueden expresar por las siguientes relaciones:

15. donde:
dh: la distancia horizontal (en metros) que se debe respetar en todas las zonas de
circulación.
dv: es la distancia vertical (en metros) que debe respetarse en todas las zonas de
circulación. Esta distancia nunca debe ser menor a 3 metros.
d ft: es la distancia mínima de fase a tierra correspondiente al BIL de la zona.

17. Zona de circulación de vehículos
En las subestaciones grandes existen, debido a la necesidad de maniobras de
operación y labores de mantención, zonas de circulación de vehículos.
Los espacios para la circulación de éstos vehículos están definidos para un alcance
horizontal a las partes vivas de 0,7 metros mayor que la de fase a tierra y un alcance
vertical a las partes vivas por lo menos igual a la distancia base para conexiones
rígidas. En el caso de barras flexibles esta distancia será igual a la distancia base mas
0,5 metros para absorver los movimientos de los cables (ver figura 6). De
acuerdo a lo anterior se tendrá que las
distancias para la zona de circulación de vehículos está dada por las siguientes
expresiones:
El espacio parta la circulación de vehículos con cargas pesadas se determina tomando
en cuenta las dimensiones exteriores del vehículo de mayor tamaño que se piense
utilizar, incluido el transformador mas voluminoso que se instale en la subestación.

18. DISTANCIA DE VEHICULOS A PARTES VIVAS

19. Zonas de trabajo
Durante las mantenciones a efectuar en una subestación, una vez
desconectado los interruptores y desconectadores (pero no las secciones
contiguas), el operador debe realizar la labor de mantención con plena seguridad.
En estos casos las distancias de seguridad para las zonas de trabajo se detrminan de
igual forma que que en los casos anteriores, o sea, sumando la distancia base mas
una longitud como se indica en las siguiente ecuaciones:

20. En los casos en que, por alguna razón, no se puedan lograr las distancias mínimas
de seguridad, todas las partes vivas de la sección deben aislarse del contacto
humano por medio de barreras de protección que impidan los acercamientos
peligrosos.