Descarga en Sistemas Electricos de Potencia

7/26/2019 Descarga en Sistemas Electricos de Potencia

1/10

Reporte Practica 7 Lab. Tec. Altas Tensiones.

Resumen: El presente reporte, tiene como objetivo conocer lasimulacin de una descarga atmosfrica en un S.E.P. y su

comportamiento, mediante el software !P.

I. OBJETIVO.

Simular los efectos de las sobretensiones

atmosfricas en un Sistema Elctrico de Potenciacuando un rayo incide directamente en el conductor

de fase y en el hilo de uarda.

! Simular el empleo del apartarrayo de "n# comosoluci$n en la disminuci$n de los transitorios por

descara atmosfrica.

II. INTRODUCCION.

ara el estudio de los efectos de las descaras

atmosfricas% en los sistemas elctricos se hace

referencia normalmente a las l&neas de transmisi$n y a

las subestaciones elctricas tipo intemperie. Sin embaro se da

nfasis% al caso de las l&neas de transmisi$n por representar un

punto del sistema 'ue ms e(puesto est a la incidencia de las

descaras atmosfricas% debido a 'ue ocupa ms espacio

eorfico y a 'ue pasa por )onas de distinta constituci$n

toporfica y climtica.

P

Los conceptos e(puestos a continuaci$n son aplicables para

las subestaciones tipo intemperie.

La descara atmosfrica puede incidir en*

Las torres

Los conductores de fase

Los cables de uarda

"escarga en las torres

+e mediciones reali)adas% se ha determinado 'ueapro(imadamente el 7,- de los rayos inciden en las

torres y un ,- sobre los conductores en el punto medio

del claro. Esto se debe a 'ue la torre act/a como un

electrodo 'ue atrae la concentraci$n de caras

electrostticas pre0ias a la descara atmosfrica.

11Esta informaci$n fue obtenida a tra0s de la reali)aci$n de esta prcticay es de mi total autor&a. 11

El efecto del rato sobre la torre se manifiesta comouna tensi$n 'ue aparece en el momento de la descara

entre la parte superior de la torre y tierra.

La impedancia caracter&stica de la torre es un

concepto eomtrico y representa la impedancia 'ue se

opone al paso de una corriente unidireccional o de alta

frecuencia 2la corriente del rayo es una onda

unidireccional 'ue 0ia3a apro(imadamente a la 0elocidad

de la lu)4. Esta impedancia se obtiene a partir de la

siuiente ecuaci$n*

Zt=60ln[22 HtRt]+onde*

5t6 Altura de torre en m8

Rt6Radio e'ui0alente de la torre en m8

9on relaci$n a la corriente del rayo 'ue circula a

tra0s de las torres% como normalmente estas tienen hilos

de uarda y estos unen a las dems torres% la corriente de

rayo se distribuye en la torre de incidencia de la descara

y en las torres adyacentes% obtenindose los siuientes

porcenta3es*

Torre de incidencia* :,-

Torres contiuas a la de incidencia* ;


2/10


aisladores y distancias en aire entre conductores de faseDtierra%

produciendo el arco 'ue conduce a la falla.

Se considera 'ue a partir del punto de incidencia del rayo

sobre los conductores de fase% la corriente se di0ide en dos

partes iuales y la onda de tensi$n 0ia3a en ambas direcciones

de la l&nea a la 0elocidad de la lu).

El 0alor de dicha tensi$n para una manitud de corriente derayo dada% se calcula como*

Vc=ZcI

2

+$nde*

"9 6 ?mpedancia caracter&stica de la l&nea de transmisi$nen F fase8

G9 6 Tensi$n del conductor de fase con respecto a tierra alincidir una descara atmosfrica sobre ste en HG cresta8

"escarga en los #ilos de guarda

En 0irtud de la funci$n 'ue tienen los hilos de uarda de

proporcionar un blinda3e a los conductores de fase para e0itar

'ue incidan las descaras directas sobre stas% el mayor

porcenta3e de las descaras atmosfricas se presentan sobre loshilos de uarda. Para fines de estudio% se suponen 'ue las

descaras atmosfricas ocurren en el punto medio del claro y

0ia3an en ambos sentidos a partir de dicho punto.

En este 0ia3e se presenta una tensi$n 'ue induce un cierto

0alor de tensi$n sobre los conductores% cuya manitud

depende de un factor conocido =de acoplamiento 9>% el cual es

funci$n de la eometr&a de la torre. Por otro lado% la corrientedel rayo 'ue circula por los cables de uarda% es conducida a

tierra a tra0s de las torres.

III. DESARROLLO.

En el desarrollo de la presente prctica% simulamos ; red%

para obtener las rficas de su comportamiento% al presentarse

una descara atmosfrica en los hilos de uarda% o en losconductores de fas.

La red a modelar% se muestra en el siuiente diarama*

A. Datos de los Tramos

1. Cable de doble circuito XLPE 1600mm2 disposicin lineal

con una separacin de 50 cm por circuito enterrados a una

pro!undidad de 1.5 m. La resisti"idad del terreno es de 100 #

m la lon$itud del tramo es de 5%00 m.

2. L&nea de transmisin doble circuito calibre 111% 'C'(

resisti"idad del terreno de 100 # m la resistencia al pie de

la torre es de 25 #. La lon$itud del tramo es de )50 m su

impedancia caracter&stica es de 200 #.

%. Cable de doble circuito XLPE 1600mm2 enterrados a una

pro!undidad de 1.5 m. La resisti"idad del terreno es de 100 #m la lon$itud del tramo es de *00 m.

+. L&nea de transmisin doble circuito calibre 111% 'C'(resisti"idad del terreno de 100 # m la resistencia al pie de

la torre es de 25 #. La lon$itud del tramo es de 6 ,m su


5. L&nea de transmisin doble circuito calibre 111% 'C'(

resisti"idad del terreno de 100 # m la resistencia al pie dela torre es de 25 #. La lon$itud del tramo es de 5.65 ,m su


6. Cable de un circuito XLPE 1600mm2 disposicin lineal

enterrados a una pro!undidad de 1.5 m. La resisti"idad delterreno es de 100 # m la lon$itud del tramo es de %00 m.

). Cable de un circuito XLPE *00mm2 disposicin lineal

enterrados a una pro!undidad de 1.5 m. La resisti"idad del

terreno es de 100 # m la lon$itud del tramo es de 600 m.

*. Cable de un circuito XLPE *00mm2 disposicin lineal

enterrados a una pro!undidad de 1.5 m. La resisti"idad delterreno es de 100 # m la lon$itud del tramo es de 1000 m.

-. Cable de un circuito XLPE 1600mm2 disposicin lineal enterrados a una pro!undidad de 1.5 m. La resisti"idad del

terreno es de 100 # m la lon$itud del tramo es de 1+00 m.

Por lo 'ue se procedieron a diseIar los tramos% se/n los

conocimientos ad'uiridos en las prcticas anteriores.

#bteniendo la siuiente red.

@


3/10


Las caras propuestas para esta red% tienen los siuientesdatos de diseIo*

9ara ;* ;,, BGA% JP6 D ,. 9apacidad plena.

9ara @* ;,, BGA% JP6 D ,. 9apacidad al ,-.

Las subestaciones eneradoras son de @, HG trifsicos% a

:, 5)% secuencia AK9.

El transitorio propuesto es de forma de doble e(ponencial%;.@ F


4/10


la sobretensi$n se ele0$ hasta 7@:.O@, HG por lo 'ue tenemos

una diferencia de 574 kV.

Se debe de tener en cuenta 'ue al incidir la tensi$n al inicio

de la red% el transitorio tiene la opci$n de disminuir su tensi$n

debido a la impedancia del conductor y los sistemas de puesta

a tierra.

/imulacin 2

La seunda simulaci$n de la descara se reali)$ en la fase

9% en la mitad de la red 0ista desde las subestaci$n tipo

cliente% o cara ;.

En esta ocasi$n al ser el punto medio de la red del sistemaelctrico de potencia% el transitorio tiene menos lonitud de

conductor y por lo tanto menos impedancia para reducirse% por

lo 'ue la subestaci$n tipo cliente 0e una tensi$n ms ele0ada%

como lo muestra la siuiente rfica.

#bteniendo los siuientes 0alores de sobretensi$n*

9omo se obser0a% los 0alores de sobretensiones se ele0an

e(aeradamente hasta los @.7; BG 0istos desde la cara ;% porla reducci$n de impedancia al ser el punto medio de la red.

/imulacin %

La seunda simulaci$n de la descara se reali)$ en la fase 9%

en el final de la red 0ista desde las subestaci$n tipo cliente% o

cara ;

En esta ocasi$n al ser el punto final de la red del sistema

elctrico de potencia% el transitorio tiene Poca lonitud de

conductor y por lo tanto menos impedancia para reducirse% por


5/10


lo 'ue la subestaci$n tipo cliente 0e una tensi$n

e(cesi0amente ele0ada% como lo muestra la siuiente rfica.

#bteniendo los siuientes 0alores de sobretensi$n*

9omo se obser0a% los 0alores de sobretensiones se ele0an

e(aeradamente hasta los .


6/10


/imulacin 5

La 'uinta simulaci$n de la descara se reali)$ en el hilo de

uarda% al final de la red 0ista desde las subestaci$n tipo

cliente% o cara ;.

En esta ocasi$n al ser el punto final de la red del sistema

elctrico de potencia% pero hilo de uarda en donde se reali)ola incidencia se esperar&a un amortiuamiento mas lento% y

tensiones menos ele0adas debido a la inducci$n mutua. Todos

esto 0isto desde la subestaci$n tipo cliente o cara ;% como lomuestra la siuiente rfica.

Q por lo tanto obtu0imos los siuientes 0alores de

sobretensi$n*

E(traIamente% se obtu0o 'ue e(istieron inductancias mutuas

entre el hilo de uarda y la fase 9 'ue es la ms pr$(ima al

hilo de uarda% enerando as& sobretensiones de hasta .


7/10


/imulacin 2 con apartarraos

#bteniendo la siuiente rafica

Q los siuientes 0alores de sobretensiones*

/imulacin % con apartarraos



/imulacin + con apartarraos

7


8/10




/imulacin 5 con apartarraos



Tabla de Sobretensiones por descara atmosfrica 0istas desde

las subestaciones tipo cliente sin la instalaci$n de los

apartarrayos.


9/10


9aso

Tension

ReferenciaHG8

Sobretensi$

n ReferenciaHG8

Galor en

Pu

Tiempo deamortiuamient

o

ms8

;

A ;O.@O :;.:@ 32.064

48,

K ;7;.@ .O

2.5369

85 7

9 ;


10/10


d2 A%enuacin de "a nda* La atenuaci$n describe c$mo es'ue se reduce la densidad de potencia con la distancia a lafuente. El campo electromantico continuo se dispersa a

medida 'ue el frente de la onda se ale3a de la fuente% lo 'ue

hace 'ue las ondas electromanticas se ale3en cada 0e) ms

entre s&. En consecuencia la cantidad de ondas por unidad esmenor.

V. CONCLUSI6N

$icea Rivera %arlos &van.

En la presente prctica% adems de poner en con3unto los

conocimientos ad'uiridos a lo laro del curso% adems del

mane3o del softare ATP% pudimos comprobar loscomportamientos de las descaras atmosfricas en los

conductores de fase% y en los conductores de uarda% as& como

en las torres% cuando se descaran a tierra.Adems de obser0ar como di0ersos aspectos influyen en la

propaaci$n de la descara atmosfrica sobre el sistema

elctrico de potencia% un fen$meno 'ue causo una impresi$n

fue en la simulaci$n < sin el apartarrayos% ya 'ue al inducir ladescara atmosfrica en el conductor de uarda% no se

esperaba 'ue se produ3eran tensiones del orden de mea 0olts%

al contrario% el resultado esperado eran tensiones ms

controladas. Por lo 'ue se toma en cuenta este fen$meno paraseuir e(perimentando y encontrar su causa.

+e iual manera otro aspecto fundamental fue elcomportamiento 'ue reistraron las sobretensiones a lautili)aci$n de los apartarrayos en las caras% ya 'ue

disminuyeron de manera considerable los picos de las

sobretensiones% as& como el tiempo de amortiuamiento o

atenuaci$n de la onda% lleando a disminuir entre un @- a -% se debe recordar 'ue en estos temas% el tiempo 3uea un

papel fundamental al presentar este tipo de tensiones tan

ele0adas.

VI. BIBLIORA38A

9uaderno de prcticas de Btodos umricos er

Semestre% ES?BE "acatenco Academia de

9omputaci$n..

;,

Documents

Descarga en Sistemas Electricos de Potencia