Práctica 09 Tecnicas de las Altas Tensiones I

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  Práctica 9: Simulación de las sobretensiones temporales en un Sistema Eléctrico de Potencia. Zavala González Eduardo Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Instituto Politécnico Nacional, Distrito Federal, México. cradle_zage6@hotmail.com I. INTRODUCCIÓN En este reporte se presentan el sistema de transmisión a simular con una sobretensión temporal, en el cual se simularon las fallas de fase a tierra monofásica y una bifásica a tierra. tensión entre fases. En los sistemas sólid
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  Práctica 9: Simulación de las sobretensionestemporales en un Sistema Eléctrico dePotencia.  Zavala González Eduardo  Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Instituto Politécnico Nacional, Distrito Federal, México. cradle_zage6@hotmail.com  I.   I NTRODUCCIÓNEn este reporte se presentan el sistema detransmisión a simular con una sobretensióntemporal, en el cual se simularon las fallas defase a tierra monofásica y una bifásica atierra.II.   O BJETIVOAl término de la práctica el alumno:-   Simulara las sobretensionestemporales ante una falla de fase atierra y una falla bifásica a tierra enun Sistema Eléctrico de Potencia.III.   I NTRODUCCIÓN TEÓRICA Sobretensiones por una falla de fase a tierra. Una falla simple de fase a tierra provoca unaumento en la tensión al neutro en las fasessanas. En los sistemas con neutros aislados oaterrizados a través de una alta impedancia,puede provocar sobretensiones en las fasessanas hasta alcanzar valores similares a latensión entre fases. En los sistemassólidamente aterrizados, no permite que lassobretensiones crezcan a valores de tensiónde fase.El factor de falla a tierra k  , se define como larelación del valor máximo de la tensión eficazde fase a tierra durante la falla (en las fasessanas) U  max   y del valor de la tensión de fase atierra en condiciones normales de operación U  .      Sobretensiones por pérdida súbita de carga orechazo de carga. En los sistemas comerciales de transmisiónde energía, el ángulo formado por latensiones en los extremos transmisor yreceptor determinan el porcentaje de potenciaactiva que se transmite, mientras la diferenciaexistente entre ambas tensiones establece elporcentaje de potencia reactiva que fluye através de la línea.Cuando una carga inductiva se desconectasúbitamente en el extremo receptor de lalínea, la tensión de régimen del mismo sufre  un incremento, como consecuencia de unfenómeno transitorio que se le superpone.Este incremento de tensión afortunadamentede corta duración, pero da srcen asobretensiones temporales. Sobretensiones por efecto Ferranti. Las líneas de transmisión de grandeslongitudes sin compensación, producenelevadas tensiones en el lado de la carga. Latensión en el lado de la carga está dado por lasiguiente ecuación:       Donde:V1= tensión de envio o del lado de la fuentel= longitud de la línea de transmisión β= constate de fase de la línea de transmisión   Sobretensiones por ferroresonancia. La ferroresonancia se define como unfenómeno oscilatorio creado por lacapacitancia del sistema, en conjunto con lainductancia no lineal de un elemento connúcleo magnético. Este podría ser untransformador de potencia, de medición o unreactor de compensación.Este fenómeno se observa por lo general ensistemas de alta tensión y casi nunca ensistemas de distribución de energía, ya que esprecisamente la capacitancia de las líneasmuy largas la que induce la ferroresonancia,siempre y cuando la inductancia del circuitoasociado se encuentre en condicionesfavorables para entrar en resonancia Sobretensiones por armónicas. Las oscilaciones armónicas en los sistemas depotencia son producidas por los sistemas nolineales, las cuales la principal fuente es lasaturación magnética de los transformadoresy de los reactores de acoplamiento. Lacorriente de magnetización de esoscomponentes se incrementa rápidamente ycon un alto porcentaje armónicos paratensiones por arriba de su valor nominal. Porlo tanto, la saturación de los transformadoresinyecta gran cantidad de corrientes dearmónica al sistema.  Métodos para controlar la ST temporales. Para la disminución de las sobretensionestemporales, se pueden utilizar los siguientesmétodos:-   Aterrizamiento de los neutros.    Aterrizado efectivamente.    Aterrizado por medioreactancias.    Aterrizado por medio deresistencias.    Aterrizado por medio de unTR de distribución y resistor.    Aterrizado por un medio deun banco de tierras.-   Compensación paralelo a partir dereactores.-   Compensación serie a partir decapacitores-   Compensación serie-paralelo a basede compensadores estáticos.-   Apartarrayos de ZnO.[1]  IV.   D ESARROLLOSe comenzara a desarrollar cada uno de lostramos que se mencionan en la práctica, consus respectivos parámetros.La red a modelar se muestra a continuación,aplicando una falla de fase a tierra y una fallabifásica en el nodo indicado.El diagrama del sistema de transmisión asimular, se presenta en la figura 1 Fig. 1 Sistema de transmisión a simular en el ATP-Draw.  De donde se tiene, que los tramos 1, 3, 6, 7, 8,9, son XLPE, además, los primeros dos soncables de doble circuito, mientras que losdemás son de un solo circuito.La configuración de los primeros dos cableses la que se presenta en la figura 2. Fig. 2 Configuración de los Cables XLPE simular en el ATP-Draw.  Para los tramos restantes, se tienen que sonlíneas aéreas, con un calibre de conductor de1113 MCM.El arreglo que deben de tener estas líneas semuestra en la figura 3. Fig. 3 Configuración de la línea a simular en el ATP-Draw.  Para los primeros dos cables la configuraciónsimulada es la que se presenta en la figura 4. Fig. 4 Configuración de los cables XLPE, simulados en elATP-Draw.  Para el caso de los otros cuatro tramos decable XLPE, la configuración queda mostradacomo se indica en la figura 5. Fig. 5 Configuración de los cables XLPE (cuatro últimostramos), simulados en el ATP-Draw.  En el caso de las líneas de transmisión, lasimulación se muestra en la figura 6. Fig. 6 Configuración de las líneas de transmisión, simuladas enel ATP-Draw.    V.   A NÁLISIS DE R ESULTADOS1.   Localice y analice los puntos de lared cortocircuitando una fase a tierra,de tal manera de obtener lascondiciones más críticas.Posteriormente, realizar el mismoprocedimiento para la falla bifásica atierra. Se recomienda ajustar lostiempos de interrupción de losinterruptores cuando la onda detensión pase por el cero natural.2.   Registre los valores obtenidos de lassimulaciones, dibujando el modelo,grafique sus curvas y calcule losvalores en  pu de las sobretensionessrcinadas para ambos tipos de falla.Llene la tabla 1, para las fallas defase a tierra y bifásica a tierra: T ABLA ISOBRETENSIONES POR LA DESCARGA ATMOSFERICAVISTA DESDE LAS SUBESTACIONES TIPO CLIENTESIN LA INSTALACIÓN DEL APARTARRAYOS.casoTensión dereferencia[kV cresta]Sobretensión[kV cresta]Valoren  pu  1A 187.794 Falla -B 187.794 228.4 1.21C 187.794 230.4 1.222A 187.794 231.07 1.23B 187.794 Falla -C 187.794 224.625 1.193A 187.794 230.4 1.22B 187.794 232.75 1.23C 187.794 Falla -4A 187.794 Falla -B 187.794 Falla -C 187.794 225.1 1.195A 187.794 231.2 1.23B 187.794 Falla -C 187.794 Falla -6A 187.794 Falla -B 187.794 231.09 1.23C 187.794 Falla - Los resultados se encuentran en los anexoA2-A7, donde se muestran las gráficas dedichas simulaciones, en la SE tipo cliente 2, ydel 8 al 13, se tiene lo obtenido en la SE tipocliente 1.VI.   C UESTIONARIO-   Describa las demás fuentes degeneración de las sobretensionestemporales. Sobretensiones por ondas errantes: Se llaman así las ondas de tensión que sedesplazan con gran velocidad a lo largo de losconductores. Estas ondas pueden provocarelevadas sobretensiones, unas veces porquesu propia amplitud sea mayor que la tensiónde servicio, otras veces porque el valor de suamplitud se incremente por reflexión o porcualquier otra causa. Generalmente, estasondas tienen forma periódica, concrecimiento rápido hasta el valor de cresta,que después decrece lentamente. Veamoscómo se forman las ondas errantes.Cuando se aplica instantáneamente unatensión a un conductor, se produce unacorriente de carga en dicho conductor; almismo tiempo, progresa la tensión a lo largodel conductor, es decir, que en el conductorse srcina una onda de tensión. Una onda deesta clase puede producirse, por ejemplo, acausa del efecto de un rayo descargado en laproximidad de la línea. Para el estudiosimplificado de las ondas errantes se suponeque, en toda la longitud del conductor, existenlas mismas condiciones, es decir, que lacapacidad y la inductividad está.Uniformemente repartida en toda su longitud.Un conductor en estas condiciones sedenomina conductor homogéneo. Si
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