presentaciÓn tesina 500 kv

INFORME DE MATERIA DE GRADUACIN Previa a la obtencin del Ttulo de: INGENIERO EN ELECTRICIDAD ESPECIALIZACIN POTENCIAPresentada por: JOSE ENRIQUE VASCONCELLOS PAREDESRICARDO DANIEL VERA MERCHANCANO

Esta tesina contiene cinco captulos, en los cuales se describe:Captulo I: Informacin general del sistema de 500 Kv (caractersticas, evolucin, plan de expansin, beneficios).Captulo II: Marco terico que describe los diferentes transitorios, su origen, caractersticas, los diferentes modelos de parmetros distribuidos Captulo III: Propuesta de trabajo, herramientas usadas, beneficio de la propuesta. Captulo IV: Recopilacin de la informacin, datos usados para el desarrollo de nuestro trabajoCaptulo V: Anlisis de los resultados, maniobras realizadas en la simulacin en diferentes escenarios y para distintos casos.

Los sistemas elctricos al ser muy complicados, necesitan un buen diseo y una buena planificacin.En los sistemas se producen disturbios los cuales son producidos por maniobras o por descargas atmosfricas .Puede haber fallas temporales, permanentes o por descargas atmosfricas, estos producen conexin o desconexin de carga mediante interruptores en tiempos muy cortos de microsegundos a milisegundos.

Los fenmenos transitorios que se producen tambin son llamados transitorios electromagnticos, su influencia es directamente con la frecuencia a la que se da el fenmeno, y segn el nivel de voltaje de la lnea de transmisin.

Para satisfacer la demanda de energa, el sistema de transmisin debe ser capaz de transportar grandes cantidades de energa a travs de largas distancias, lo cual, ha impulsado a elevar cada vez ms los niveles de voltaje.

El presente proyecto contempla un sistema de transmisin a nivel de 500 kV, que est dentro de los niveles de extra alto voltaje (EHV).

CARACTERSTICAS DEL SISTEMA ELCTRICO ECUATORIANOEl sistema elctrico ecuatoriano, en el ao 2009, sufri cambios en la normativa jurdica y operativa del sistema, provocando la integracin de diez empresas distribuidoras que actualmente funcionan como Gerencias Regionales de la Corporacin Nacional de Electricidad (CNEL).El sistema elctrico Ecuatoriano qued constituido de la siguiente manera: 13 empresas elctricas generadoras, de las cuales Ecoluz y EMAAP-Q han obtenido su calificacin como generadoras y como autogeneradores, sin embargo, Ecoluz oper nicamente como autogeneradora.En base al plan maestro de electrificacin 2009-2020 [3], se describirn los aspectos ms relevantes del actual y futuro sector elctrico ecuatoriano conformado por los sistemas de generacin, transmisin y distribucin.

EVOLUCIN Y SITUACIN ACTUAL DEL SISTEMA DE GENERACINLa evolucin del parque generador ha sido mnima y hemos venido evidenciando desde varias dcadas atrs, el crecimiento paulatino de la demanda de energa elctrica ha llevado a un dficit de energa.

Figura 1.1. Composicin del parque generador ecuatoriano 1997 y 2008 [2] y [3].

Fuente de EnergaTipo de CentralPotencia Nominal (MW)

RENOVABLESHidrulica Embalse1361Hidrulica pasada695,42Solar0,02Elica2,4Trmica106,8TOTAL RENOVABLES2165,64NO RENOVABLESTrmica MCI1137,59Trmica Turbogas807,14Trmica Turbovapor446TOTAL NO RENOVABLES2390,73INTERCONEXINInterconexin650TOTAL INTERCONEXIN650TOTAL GENERAL5206,37

El Sistema Nacional de Transmisin (SNT) transporta la energa desde los centros de generacin hacia los centros de consumo, para cumplir con su objetivo.A la fecha cuenta con 34 subestaciones, que incluyen 2 de seccionamiento y 1 mvil, con una capacidad de transformacin mxima de 7304,56 MVA, de los cuales, 6578,46 MVA han estado operando y 426,10 MVA se mantuvo como reserva para suplir cualquier contingencia conformado por 9 transformadores y 94 autotransformadores dentro de sus subestaciones.Adems cuenta con 3555,91 km de lneas de transmisin de la siguiente manera; 1669,92 km en lneas de transmisin, a nivel de 230 kV, del cual, 1207 km en doble circuito y 462,92 en simple circuito; y 1885,99 km corresponden a lneas de transmisin a nivel de 138 kV, 770,09 km en doble circuito y 1115,90 km en simple circuito [1].

Se cuenta con la interconexin con la Repblica de Per mediante una lnea de transmisin a 230 kV de tipo radial, que recorre 53,20 km desde la subestacin Machala hasta la frontera con Per; desde la frontera se conecta con la subestacin Zorritos.Casi en su totalidad, las lneas de 230 kV y las de 138 kV, han sido construidas en torres de acero galvanizado y conductores ACSR. La configuracin predominante en las S/E de 230 kV es la de doble barra, en cambio en 138 kV predomina el esquema de barra principal y barra de transferencia.Finalmente, el Sistema Nacional de Transmisin (SNT), en los terciarios de los transformadores de las siguientes subestaciones dispone de banco de condensadores que en total suman 150 MVAr.En condiciones de mnima demanda para controlar los altos voltajes el SNT cuenta con 100 MVAr en banco de reactores en derivacin

En la actualidad, el pas cuenta con 11 empresa elctricas que se dedican a la distribucin de energa elctrica, 10 estn incorporadas al Sistema Nacional Interconectado (SNI) y una es un sistema aislado, que es, la empresa de distribucin Galpagos [1].La situacin financiera del sector elctrico, depende en s de las empresas de distribucin, ya que, son los encargados de recaudar los ingresos sectoriales de energa elctrica y cuyos ingresos sern distribuidos hacia los sectores de transmisin y generacin para su mantenimiento y constante evolucin.la situacin financiera de la mayora de empresas distribuidoras refleja condiciones negativas y pone en peligro la estabilidad econmica del sector elctrico en su conjunto.Para la superacin de dichas dificultadas se deber mejorar la parte administrativa, financiera y tcnica dentro de los parmetros accesibles sin dificultar el objetivo de toda empresa distribuidora.

TASA DE CRECIMIENTO ANUAL DE LA ENERGA ELCTRICACONSUMO TOTAL DEL SNI

Comportamiento de la demanda a nivel de barras de subestacin [3]

El crecimiento progresivo de la demanda de energa elctrica, bajo la consideracin del sector energtico como un sector estratgico de la economa del pas ha impulsado a incrementar la oferta de generacin elctrica.El hecho de incrementar la oferta de generacin tambin implica reforzar el sistema de transmisin, para lo cual, se pretende implementar un nuevo nivel de voltaje en el sistema de transmisin del pas, que es 500 kV.

El plan de expansin de generacin est enfocado en el desarrollo de un sistema elctrico sostenible, en el aprovechamiento de los recursos naturales renovables de energa disponibles, sobre todo, el recurso hdrico que nuestro territorio ecuatoriano posee.Cabe recalcar que el sistema se encuentra vulnerable en los meses correspondientes de Octubre a Marzo, mismos que corresponden al periodo de estiaje en la vertiente Amaznica y en vista de que el mayor nmero de proyectos a ser desarrollados se encuentran en la vertiente Amaznica se requiere que se desarrollen proyectos trmicos de corto plazo que cubran ese porcentaje de la demanda de electricidad en aquellos meses sensibles.

Plan de Expansin de la Generacin 2009 2020 [3].

PROYECTOESTADO DE AVANCETIPOPOTENCIA EN BORNES DE GENERADOR [MW]AO ESTIMADO DE ENTRADA EN OPERACINMazarEn ConstruccinHidroelctrica160,002010MCI-Cuba-Manta MirafloresEn TrmiteTermoelctrica20,402010Termoelctricas corto plazoIncluidos en el PMETermoelctrica337,002010-2012BabaEn ConstruccinHidroelctrica42,002011San Jos de MinasEn ConstruccinHidroelctrica6,002011OcaaEn ConstruccinHidroelctrica26,002011VillonacoFutura ConstruccinElica15,002011Esmeraldas IIBajo ConcesinTermoelctrica144,002012

PROYECTOESTADO DE AVANCETIPOPOTENCIA EN BORNES DE GENERADOR [MW]AO ESTIMADO DE ENTRADA EN OPERACINChorrillosEn ConstruccinHidroelctrica4,002012Ducal WindFarmBajo ConcesinElica5,202012San Jos de TamboEn ConstruccinHidroelctrica8,002012ShushufindiEn TrmiteHidroelctrica135,002012TopoFutura ConstruccinHidroelctrica22,802012Mazar-DudasEn TrmiteHidroelctrica20,902012SigchosEn ConstruccinHidroelctrica17,402012ApaquEn ConstruccinHidroelctrica36,002012VictoriaFutura ConstruccinHidroelctrica10,002013Pilal 3En ConstruccinHidroelctrica9,302013ChontalEn TrmiteHidroelctrica72,002013AngamarcaEn ConstruccinHidroelctrica66,002014

PROYECTOESTADO DE AVANCETIPOPOTENCIA EN BORNES DE GENERADOR [MW]AO ESTIMADO DE ENTRADA EN OPERACINToachi - PilatnEn ConstruccinHidroelctrica228,002014SopladoraEn ConstruccinHidroelctrica487,002014La UninBajo ConcesinHidroelctrica80,502014QuijosBajo ConcesinHidroelctrica50,002014BaezaBajo ConcesinHidroelctrica50,002014ChespiEn TrmiteHidroelctrica167,002015Coca Codo SinclairEn ConstruccinHidroelctrica1500,002015MinasBajo ConcesinHidroelctrica273,002015VilladoraEn TrmiteHidroelctrica270,002015CardenilloEn TrmiteHidroelctrica400,002017POTENCIA TOTAL EN BORNES DE GENERADOR [MW]:4662,50

La expansin del sistema de transmisin tiene como objetivo atender la demanda en el SNI con calidad, seguridad y confiabilidad.La compaa de transmisin tiene la obligacin de expandir el sistema basndose en un plan de expansin anualmente preparado con un horizonte de evaluacin de diez aos.En el presente proyecto se considerar la ltima versin del Plan de Expansin de Transmisin 2009 2020, el cual, fue aprobado por el Directorio del CONELEC en sesin del 2 de julio de 2009.

El plan de expansin de transmisin se lo elabora segn el siguiente procedimiento:Estudios elctricos del SNI, para cada uno de los aos considerados en el Plan de Expansin.Sobre esta base, establece las alternativas de expansin que permitirn la operacin del SNI.Las alternativas son evaluadas econmicamente.Finalmente se selecciona la alternativa de expansin, que cumpla con las regulaciones vigentes y que representa el mnimo costo.

Los proyectos contemplados en el Plan de Expansin de Transmisin 2009 2020, son los siguientes [4]:Ampliacin de subestaciones existentes.Incrementar el equipamiento de reserva en subestacionesModernizacin de subestaciones y medicin de calidad de servicio.Sistema de registro de eventos.Nueva compensacin reactiva / capacitiva.Construccin de nuevas subestaciones.Implementacin del nuevo sistema de transmisin de 500 kV.

Sistema de transmisin a nivel de 500 kV.El sistema expuesto por CELEC EP Transelectric en mayo de 2009 contempla un sistema de transmisin a nivel de 500 kV para evacuar la energa generada de Coca Codo Sinclair hasta una subestacin El Inga.De manera similar se evacuar la energa producida por la central Sopladora hasta otra subestacin ubicada en las inmediaciones de Guayaquil, en Las Lojas, para finalmente unir estos dos centros de carga y formar el sistema de transmisin Quito Guayaquil a 500 kV.

Las lneas de transmisin contempladas en el Plan de Expansin, son las siguientes [4]:L/T El Inga Las Lojas, nivel de voltaje 500kV, longitud de la L/T 300 km, sistema de un solo circuito, conductor 4x75 ACAR.L/T El Inga Coca Codo Sinclair, nivel de voltaje 500 kV, longitud de la L/T 125 km, sistema de doble circuito, conductor 4x750 ACAR.L/T Las Lojas Taday, nivel de voltaje 500 kV, longitud de la L/T 180 km, sistema de un solo circuito, conductor 4x750 ACAR.L/T Molino Taday, nivel de voltaje 230 kV, longitud de la L/T 12 km, sistema de doble circuito, conductor ACAR 1200.L/T Taday enlace Riobamba y Totoras, nivel de voltaje 230 kV, longitud de la L/T 12 km, sistema de doble circuito, conductor ACAR 1200.

Se abastecer la demanda de energa elctrica en condiciones de autonoma.Se dispondr de niveles de reserva adecuados, con lo cual, estaremos reduciendo la dependencia de la importacin de energa.Se aprovechar de mejor manera los recursos hidro-energticos del pas.Se tendr una mayor incidencia de generacin hidroelctrica, con un mayor balance entre proyectos de la vertiente del Pacfico y Amaznica, reduciendo con ello los efectos del estiaje.Disminucin de la generacin termoelctrica, con lo cual, se reducir el consumo de combustibles fsiles y por ende la reduccin de emisiones de gases contaminantes (CO2), causantes del efecto invernadero.Posibilidades de exportacin de energa a los pases vecinos.

OBJETIVO GENERALEfectuar el anlisis del comportamiento de una lnea de transmisin de 500 Kv ante maniobras de energizacin y descargas atmosfricas usando modelos dependientes de la frecuencia.OBJETIVOS ESPECFICOSComprender el uso de los diferentes modelos de lneas de transmisin dependientes de la frecuencia.Simulacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas a nivel de 500 kV usando los modelos de J. Mart y Bergeron.Anlisis del comportamiento de la lnea de transmisin Taday Las Lojas ante maniobras de energizacin y descargas atmosfricas.

TRANSITORIOS DE TENSIN Y LOS SOBREVOLTAJES.Las descargas atmosfricas que producen sobrevoltajes siempre han representado un gran problema para los sistemas de transmisin de energa elctrica, puesto que la mayora de fallas en ausencia de contaminacin, son originados por este tipo de fenmeno en donde la probabilidad de ocurrencia est asociada a los niveles isocerunicos.Cada descarga atmosfrica que cae sobre un conductor de fase, o en una torre o simplemente a proximidad de la lnea, origina directamente en ella o por induccin, la circulacin de una corriente muy elevada que puede variar entre 1.0 kA y 200 kA, con un valor medio de 25 kA

Los Transitorios son manifestaciones de leyes fsicas, independientes del control humano y se originan debido a cambios repentinos en la configuracin de un circuito energizado.Al originarse un transitorio se genera tensiones y corrientes que estn compuestas por seales de diversas frecuencias, las cuales se atenan o aparecen conformes se desarrolla el transitorio.

Es todo sobrevoltaje en funcin del tiempo entre un conductor de fase y tierra o entre 2 conductores de fase. La relacin entre las tensiones nominales Vn y Vm se muestran en la tabla 2.1 segn publicacin Nro. 137 de la Comisin Electrotcnica Internacional (IEC).

Tabla 2.1 Relacin entre las tensiones nominales Vn y Vm

Tensin Nominal Vn ( Kv )Tensin mxima para aislamiento Vm (Kv )110 - 115123132 - 138145220 - 230245275 - 287300330 - 345362380 - 400420500525700 - 750765

Los sobrevoltajes transitorios aparecen despus de ocurrir el impacto de un rayo o una maniobra en la red (energizacin), duran un tiempo del orden de los microsegundos (seg), para luego atenuarse, se caracterizan por su forma unidireccional, y se clasifican segn:Sobrevotajes producidos por una descarga atmosfrica (rayo).Sobrevoltajes de Maniobra (energizacin).

CARACTERSTICAS DE LOS SOBREVOLTAJES TRANSITORIOS:Son fenmenos electromagnticos cuyas consecuencias inmediatas pueden ser apreciados a simple vista por la presencia de arcos elctricos.Pueden ser observados mediante un osciloscopio; se trata de una onda aperidica, inicialmente con un pico elevado y despus decreciente hasta anularse.Los sobrevoltajes transitorios se trasladan a lo largo de una lnea de transmisin en forma de ondas cuya amplitud se va amortiguando al alejarse del punto de partida, hasta que recuperan la normalidad despus de mltiples reflexiones [6].

Las nubes de tormenta se caracterizan por la formacin de centros cargados en su interior, la parte superior de su desarrollo est constituida por cristales de hielo cargados positivamente, mientras que la parte inferior donde predominan pequeas gotas de agua tiende a cargarse negativamente dando lugar a la presencia del campo elctrico en la superficie del suelo.El proceso de descarga de las nubes, se inicia con un efluvio piloto, el cual al desplazarse hacia tierra crea un canal ionizado negativo con fuerte concentracin en su punta alrededor de l

Cuando el efluvio piloto se aproxima al suelo el campo elctrico aumenta y al alcanzar el gradiente crtico disruptivo del aire (30 kV / cm ) se suscita la aparicin de descargas ascendentes (tierra-nube) de corriente muy intensa y de corta duracin que se propagan a velocidad prxima a la luz y una de las cuales perfora el aire alcanzando al piloto y producindose una descarga atmosfrica completa.

Este proceso disruptivo se desarrolla ms fcilmente en lugares donde la resistividad del suelo es baja (zonas freticas, mineras, terrenos pantanosos).Segn la carga de la nube, los rayos pueden ser de polaridad negativa o positiva, en climas templados los rayos negativos representan un 80% a 90% del totalLo explicado anteriormente se muestra en la figura 2.1

Fig 2.1 Esquema de los acoplamientos electrostticos que permite el impacto del rayo de polaridad negativa en una estructura.

La forma real de la onda observada del rayo es muy variable: consiste de una frente de elevada pendiente hasta la amplitud mxima, seguido de una cola de valores decrecientes con una duracin de algunas decenas de s.

Oscilograma de una corriente de rayo de polaridad negativa.

Este sobrevoltaje tienen una forma de onda con frente de elevado gradiente, que se desplaza a lo largo de los conductores en ambos sentidos a partir del punto de origen.La caracterstica de los sobrevoltajes transitorios ocasionados por una descarga atmosfrica puede ser simulado mediante una onda de impulso de tensin normalizada con parmetros 1.2 / 50 s, que viene a ser el impulso tipo rayo cuyo tiempo de frente (tf) es de 1.2 s y el tiempo de valor medio o cola (tc ) es de 50 s, como se muestra en la figura 2.3.

Fig 2.3 Onda de impulso de Tensin Normalizada IEC: 60-2, tipo Rayo 1.2/50 seg.

Los sobrevoltajes producidos por una descarga atmosfrica se presentan segn el mecanismo de impacto en las lneas de transmisin y en las estaciones de transformacin que es la infraestructura ms expuesta.Dependiendo de la forma como vara el campo elctrico formado, se conocen tres mecanismos que estn en relacin con el trayecto final de las descargas :Mecanismo De Tensin Inducida.Mecanismo de Falla del efecto Faraday.Mecanismo de Interrupcin Inversa.

Se presenta cuando las nubes descargan rayos que caen a tierra en puntos cercanos a las Lneas o Subestaciones y por efecto de induccin electrosttica y electromagntica introducen transitorios de sobretensin en todos los conductores, esto se debe a la carga inicial de la lnea que se libera bruscamente como consecuencia de la desaparicin del campo elctrico entre la nube y la Lnea de Transmisin.

Se produce cuando la descarga cae sobre un conductor de fase, en este caso el cable de guarda que ejerce la proteccin Faraday sobre la lnea no lo protege adecuadamente ante corrientes de rayo de amplitudes inferiores a los valores previstos en el diseo de la disposicin de los conductores en la torre de transmisin.La corriente del rayo inyectada en la Lnea de Transmisin origina un drstico cambio de estado de las cargas preexistentes provocando la propagacin de dos ondas plenas de tensin en direcciones opuestas y a la velocidad de la luz .

Con el consiguiente cambio del campo elctrico cuya amplitud mxima en la cresta de la onda est dada por la siguiente relacin:

Donde:

El contorneo de la cadena de aisladores puede o no producirse dependiendo si el sobrevoltaje sobrepasa o no a la Tensin de Sostenimiento a impulsos de rayo ( ), es decir:Si la onda de sobrevoltaje continuar su viaje.Si existir una falla por contorneo, originndose una onda cortada que viaja a travs de la lnea de transmisin.

Fig 2.4 Falla de una cadena de aisladores y formacin de sobretensiones debido a un impacto de rayo sobre un conductorLa figura 2.4 muestra la falla en el aislamiento dado por una cadena de aisladores producto de la falla por contorneo.

Frecuentemente las descargas que caen sobre la estructura o sobre el cable de guarda, permiten que la corriente de rayo se derive hacia tierra a travs del cable de guarda, a travs de la impedancia de la estructura y a travs de la resistencia de puesta a tierra de la estructura.La interrupcin se produce debido a que la onda de sobrevoltaje de rayo al propagarse por la estructura, encuentra un valor elevado de la resistencia de puesta a tierra y al no poder dispersarse se refleja, superponindose sobre s misma y formando un sobrevoltaje U(t) entre la torre y los conductores de fase.

La ecuacin que expresa este sobrevoltaje es:

Donde:

La diferencia de potencial entre los conductores de fase y el cable de guarda tiende a incrementarse en funcin inversa al acoplamiento entre ellos.En consecuencia la diferencia de potencial entre el conductor de fase ms distante y el cable de guarda, puede ser tal que provoque la prdida de aislamiento de la cadena y ocasione disrupciones inversas.

Los elementos bsicos de la teora de ondas viajeras estn ilustrados en la figura 2.5 la cual muestra: Un rayo que impacta en la torre: Ir(t)Zg representa la impedancia del cable de guarda.Zt representa la impedancia de la torre.La corriente de rayo es dividida en forma inversamente proporcional segn la impedancia sobre el cual se propaga la corriente es decir sobre el cable de guarda y la estructura de la torre. La tensin en la cima de la torre Vt es calculada multiplicando la corriente total por la impedancia resultante que se obtiene considerando que las impedancias de los tres recorridos son conectadas en paralelo.

Esta tensin originar as tres ondas de tensin de igual amplitud que se propaga alejndose desde la cima de la torre hacia tierra y hacia ambos lados del cable de guarda Fig. 2.5 Proceso de propagacin de la descarga que origina la falla de una cadena de aisladores por contorneo inverso debido al impacto del rayo en el cable de guarda

Se originan por una operacin de interrupcin o energizacin en el sistema.Dichos esfuerzos elctricos son sustancialmente de mayor duracin que las producidas por descargas atmosfricas, sus valores de cresta pueden alcanzar dependiendo del sistema de alta tensin hasta 4 veces la tensin nominal y desde el punto de vista del sostenimiento del aislamiento, son ms peligrosos por su mayor duracin y forma de onda .

El mximo sobrevoltaje de maniobra, est dada por [6]:

Donde:

Dichas maniobras producen oscilaciones de tensin altamente amortiguadas, generalmente de corta duracin y tienen amplitudes de magnitud impredecible.Para una sobretensin de maniobra, el tiempo de frente (tf) est entre 100 a 500 s y el tiempo de cola (tc) est en el orden de 1000 a 4000 s, la frecuencia de estas oscilaciones se extiende entre 100 a 500 Hz, y la elevacin de la tensin (frente de onda) durante los 200 a 300 s, es la ms peligrosa para el aislamiento.

En sistemas elctricos con voltajes de servicio menores a 300 kV, la probabilidad de una falla debida a un sobrevoltaje de maniobra es mnima ya que el aislamiento es suficiente para sostener dicho transitorio.Por encima de 300 kV, gracias a mejoras en la tecnologa de puesta a tierra, diseo de torres y mtodos de proteccin de hilo de guarda, los niveles de sobrevoltaje de maniobra son los que determinan las distancias de los aislamientos las cuales se incrementan en forma proporcional con la tensin del sistema, en tanto que las debidas a rayos permanecen constantes.

La siguiente tabla muestra los valores tpicos de sobretensiones de maniobra tomado del Libro de Referencia para Lneas de Transmisin [7].

Causas de la Sobretensin de maniobraMxima Sobretensin por unidad ( p.u )Energizacin de lnea de 200 millas (322km), sin resistencia de cierre3.5Iniciacin de falla en fase sin falla previa.2.1Interrupcin de falla1.7 - 1.9Energizacin de lnea y transformador1.2 - 1.8Primer re cierre en banco de capacitores3

Los primeros modelos transitorios electromagnticos de lneas de transmisin se basaron en el caso sin perdidas.Desde finales de la dcada de 1960 y seguido por la creacin de programas de simulacin importantes como el Electro-Magnetic Transients Program (EMTP) muchos modelos de lneas de transmisin fueron propuestos para el EMTP sin embargo algunos de ellos encontraron su uso en programas como el ATP (Alternative Transients Program).

En la prctica los parmetros elctricos de la lnea de transmisin son dependientes de la frecuencia, debido al efecto piel en los conductores.Por lo tanto, uno de los aspectos ms importantes para el modelado preciso de lneas de transmisin ha sido la inclusin de los estudios de los efectos transitorios dependientes de la frecuencia en el dominio del tiempo.

El modelo de parmetros distribuidos constantes desarrollado por Hermann W. Dommel procede calculando la propagacin de diferentes componentes de modo, siendo estos modos desacoplados.En cada extremo de la lnea se convierten los valores de modo a valores de fase mediante la matriz de transformacin. Para las lneas transpuestas, esta matriz es constante. Pero para lneas no transpuestas, vara con la frecuencia, y en mayor medida para los cables que para las lneas.

Est basado en la propagacin de las ondas en una lnea de transmisin sin prdidas y con parmetros L' y C' constantes distribuidos a travs de la lnea de transmisin.Las ecuaciones 2.5 y 2.6 muestran las ecuaciones de ondas electromagnticas dadas por D Alembert en su forma general de ecuaciones diferenciales donde L y C son la inductancia y la capacitancia de la lnea respectivamente, x y t indican que se desplazan en el espacio y en el tiempo respectivamente.

Las ecuaciones de movimiento y direccin se muestran a continuacin:

Las funciones dadas por D Alembert son dos ondas de las cuales (x-t) va hacia la derecha y (x+t) va hacia la izquierda, y la velocidad de propagacin de la onda esta dada como .

Si la onda arranca en un tiempo (t T) cuando llegue al otro extremo el tiempo ser de (t) y reemplazando de las ecuaciones 2.11 y 2.12 con la ecuacin 2.13 tenemos:

As la corriente en ambos extremos es:

Con las ecuaciones 2.16 y 2.17 se forma un circuito equivalente para la lnea de transmisin.

Est basado en la propagacin de las ondas en una lnea de transmisin sin prdidas y con parmetros L y C constantes distribuidos a travs de la lnea de transmisin.Con sus limitaciones, este modelo mejora substancialmente los resultados con respecto a los modelos formados por elementos .Para sistemas M-fasicos, las lneas se desacoplan por medio del Mtodo de Descomposicin Modal para estudiar cada modo como una lnea monofsica.

La principal causa de error se produce al suponer constantes los parmetros con la frecuencia.Para lneas desbalanceadas el modelo no es til, ya que la suposicin de que la matriz de transformacin sea constante no es vlida, porque las matrices son dependientes de la frecuencia.Debido a que en las lneas de transmisin se presentan fenmenos como el efecto piel, y el efecto de retorno a tierra a medida que aumenta la frecuencia, es necesario considerar la dependencia en frecuencia de los parmetros, para tener resultados ms exactos.

La metodologa de este modelo evita problemas numricos de estabilidad, y dan un ancho rango de frecuencias de 0 Hz (condicin DC) a 106 Hz sin la intervencin del usuario, para las respuestas en computadora solo aumenta del 10 al 30% del tiempo al que se realizaban los anlisis con parmetros fijos.Basado en el modelo del EMTP que desacoplan el sistema haciendo una representacin monofsica usando matrices de transformacin modal, esas matrices son usadas en este modelo produciendo un alto resultado confiable para anlisis de lneas balanceadas y lneas transpuestas.

Basado en el mtodo de Dommel el cual us una representacin en domino del tiempo, D Alembert simplific las ecuaciones de onda y Bergeron relacion el voltaje con la corriente.

Al incluir la frecuencia en los parmetros tambin influyen las prdidas

Bergeron realizo un cambio de variables e introdujo ondas viajeras pero con voltajes y corrientes definidas como:Funciones viajando a la derecha:

Y funciones viajando a la izquierda:

Estas funciones de ponderacin viajeras se muestran en la figura 2.7 estn en el dominio del tiempo como lo demostr Snelson y J. Mart las transform al dominio de la frecuencia.

Figura 2.7 Funciones de ponderacin usadas por Snelson en funcin del tiempo.

a1(t)

La figura 2.8 muestra el circuito equivalente que encontraron Dommel y Meyer al unir las ecuaciones de Snelson usando una representacin en forma de circuito en uno de los extremos de una lnea.

Figura 2.8 Circuito equivalente del modelo realizado por Dommel y Meyer en el nodo K

R1

R1

Vk(t)

K

bk(t)

La funcin viajera a la izquierda es obtenida por valores de corrientes y voltajes de datos pasados los cuales se obtienen por medio de la integral mostrada a continuacin:

Se pueden aplicar muchas ondas de ponderacin pero siempre habr desventajas al realizar la integral.

Meyer y Dommel encontraron un circuito equivalente que simplifica las funciones de ponderacin con los voltajes en los nodos m y k.

Figura 2.9 Circuito encontrado por Meyer y Dommel para simplificar las funciones de ponderacinAs con este circuito se consigue que las funciones de ponderacin para a1 (t) y a2 (t) sean un pulso y cero respectivamente

+-

K

M

R1

R1

(t)

vk(t)

vm(t)

a2(t)

a1(t)

ik(t)

im(t)

Se realiza el cambio de formulacin al dominio de la frecuencia de las mismas ecuaciones presentadas anteriormente y se obtiene:Funciones viajando a la derecha:

Funciones viajando a la izquierda:

La impedancia equivalente se aproxima a la impedancia caracterstica que en la figura 2.8 es la resistencia R1, relacionando las funciones viajeras y resolviendo el circuito se obtiene la expresin:

Donde:

Esta funcin A1 () es la funcin de ponderacin con el circuito de la figura 2.9 y la funcin A2 () es cero como muestra el grafico a continuacin.

Figura 2.10 Funciones de ponderacin obtenidas del circuito de la Figura 2.9.

Las funciones viajeras en reversa traen consigo el pasado histrico de datos de la lnea, esto se refiere a los valores de corriente y voltaje en sentido contrario a la onda que se transmite en ese momento y as se obtienen las siguientes ecuaciones:

Con estas ecuaciones 2.31 y 2.32 se obtiene el circuito equivalente de este modelo el cual se muestra en la figura 2.11.

Figura 2.11 Circuito equivalente del modelo de J. Mart.

+-

+-

+

ek(t)

-

Zeq

Zeq

EkH(t)

em(t)

+

vk(t)

-

EmH(t)

vm(t)

K

M

ik(t)

im(t)

La impedancia equivalente Zeq es simulada por bloques y estos dependen de la lnea en particular, segn los nmeros de polos y ceros que resultan de secuencia positiva y secuencia cero.

Figura 2.12 Sntesis de la impedancia caracterstica o equivalente.

R1

C1

R2

C2

R3

C3

R0

De la figura 2.12 se obtiene una expresin algebraica para su solucin como muestra la ecuacin 2.33.

Realizando fracciones parciales se obtiene:

Para la figura 2.12 se obtiene:

Para el clculo de la fuente de voltaje Ekh lo que significa el pasado histrico de la lnea se realizan convoluciones para anti-transformar.

El nmero de ceros y polos depende de la lnea en particular y en este modelo se tabulan segn las distancias de las lneas en millas.En la tabla 2.3 se muestran el nmero de exponenciales para la simulacin de la funcin de ponderacin de pulso a1 (t).

Tabla 2.3 Nmero de circuitos en paralelo segn el tamao de la lnea

5 Millas30 Millas100 Millas500 MillasZeros PolosZerosPolosZerosPolosZeros Polos1412151413151213

J. Mart prob con un test de comparacin analtica, en dominio de la frecuencia con una fuente de una frecuencia singular y el otro terminal en circuito abierto o cortocircuitado.Al estar cortocircuitado el terminal de envo, la corriente de la lnea est dado por:

Donde (Es) es el voltaje de la fuente que us Mart en la prueba. Y as mismo para circuito abierto, esta relacin est dada por:

Esta ltima expresin es independiente de la impedancia caracterstica, he aqu el porqu, algunos modelos dependientes de la frecuencia dan resultados aceptables si solo se prueban para condiciones de circuito abierto.

Este modelo fue desarrollado para la modelacin de lneas de transmisin en un rango completo de frecuencias.Las rutinas de obtencin de datos es sencilla de conseguir, y ayudan a obtener una representacin en transformaciones modales de lneas desbalanceadas y no transpuestas.El proceso que realiz Mart se basa en la aplicacin bsica de BODE el cual adapta la funcin libremente dependiendo como se vayan necesitando polos y ceros para la curva.

La planificacin propuesta por la compaa CELEC-Transelectric en mayo del 2009 hasta el 2020 propone una primera parte del nuevo sistema de 500 KV el cual consiste en conectar las subestaciones de coca-codo Sinclair hasta el Inga (Quito), despus unir sta subestacin El Inga (Quito) hasta la subestacin Las Lojas (Guayaquil) y finaliza con la conexin entre Las Lojas (Guayaquil) hasta la subestacin Taday (Sopladora).

Las lneas de transmisin a 500 KV tendrn cuatro conductores por fase para ayudar a disminuir el efecto corona, la separacin entre conductores es de 45.7 cm, adems cada subestacin tendr banco de reactores para controlar el reactivo y los niveles de tensin.La propuesta consiste en desarrollar un anlisis de transitorios debido a maniobras de energizacin y de descargas atmosfricas a travs de la simulacin de la lnea de transmisin Las Lojas Taday en el Alternative Transients Program (ATP).

LA LNEA DE TRANSMISIN TIENE LOS SIGUIENTES DATOSLAS S/E TIENE LOS SIGUIENTES DATOSIII PROPUESTA INTRODUCCIN

L/T Las Lojas (Guayaquil) Taday (Sopladora)# De Circuitos:UnoNivel de tensin:500 KVLongitud:180 KmTipo de Conductor:4x750 ACARMVAR totales:112 MVAR

Subestacin Las Lojas (Guayaquil)Subestacin Taday (Sopladora)

Relacin de transformacin500/230 KVRelacin de transformacin500/230 KV

Dos Transformadores de450 MVA [3]Un Transformador de450 MVA [3]

En los sistemas elctricos, por distintas causas se presentan sobretensiones, que pueden producir dao en aislamientos y en consecuencia prdida del servicio de energa elctrica.Los tres tipos de sobretensiones que se pueden presentar en un SEP son:Sobretensiones de frecuencia fundamental o temporalesDescargas atmosfricasSobretensiones por maniobraLas sobretensiones por maniobra por lo general tienen un alto amortiguamiento y corta duracin, la onda normalizada para este tipo de sobretensin es de 250/2500 seg como se muestra en la figura 3.1(a), segn la IEC en su publicacin 60-2 del ao 1973.

Para niveles arriba de 300 kV, es decir niveles de EHV y UHV las sobretensiones por rayos son menos importantes, al contrario de las sobretensiones por maniobras que pueden tener frente de onda del orden de varios microsegundos.Figura. 3.1Ondas normalizadas para sobretensiones, (a) onda de rayo, (b) onda por maniobras.

V

50%

50%

V

tf = tiempo de frente tc = tiempo de cola

Onda normalizada para sobretensiones por maniobra

Onda normalizada para sobretensiones por rayos

t(seg)

t(seg)

tf=1.2 seg

tf=250 seg

tc=50 seg

tc=2500 seg

(a)

(b)

La tabla 3.1 muestra algunas operaciones de maniobra que pueden ocasionar un nivel de sobretensin elevado

MANIOBRADIAGRAMA BSICOEnergizacin de lneasInterrupcin de una lnea en vacioDesconexin de un transformador en vacioEnergizacin de una lnea por el lado de la fuente

CARACTERSTICAS PARA EL ANLISIS DE SOBRETENSIONES POR MANIOBRAS Gran complejidad, ecuaciones, modelos integro diferenciales muy diversos para los diferentes componentesVariabilidad en el tiempo, tanto de ciertos parmetros de los modelos de componentes como de las ecuaciones de vnculo.Difcil comprensin de los modelos, se hace complicado comprender los diferentes modelos, es difcil para el analista adquirir un conocimiento total para prever las respuestas razonables.Aunque muchos modelos son muy precisos, por la dificultad de conocer muchos de los parmetros fsicos su precisin puede ser limitada.

La evaluacin y anlisis de sobretensiones en los sistemas elctricos se puede hacer en distintas formas:Mtodos empricos, que pueden presentar muchas dificultades de realizacin por los complejos modelos y la variacin de parmetros.Mediciones de campo, particularmente interesante por los resultados que puede brindar, los cuales pueden ser:Registros especiales de largo plazo, que con continuidad suficiente pueden considerarse experiencia de operacin. Pruebas puntuales, que se desarrollan sobre un fenmeno en particular.Mtodos de simulacinModelos matemticosAnalizador de transitorios (ATP), modelo fsico especial con el que se construye el sistema simulado. El ms aplicado ya que se puede modelar cada elemento del sistema, puede ser muy complejo dependiendo del sistema, posee una buena precisin y rapidez

El anlisis de energizacin y descargas atmosfricas en la lnea de transmisin Las Lojas Taday usando los modelos de Bergeron y J. Mart se realiza con el objetivo de conocer el comportamiento o reaccin de cada uno de ellos al exponerse a sobrevoltajes ocasionados por maniobras de energizacin y descargas atmosfricas.La tabla 3.2 presenta algunas clasificaciones de maniobras para el caso de energizacin.

Tabla 3.2 Clasificacin de maniobras de energizacin.

CASOTIPO DE MANIOBRAEnergizacin (cierre)Lnea de transmisin en vacoLneas con transformador en vacoBanco de capacitoresBanco de reactoresArranque de motores

El estudio de sobretensiones por maniobra se lo realiza mediante simulaciones con el ATP, el cual requiere informacin como:Capacidad de cortocircuito del sistemaCaracterstica de la lnea de transmisin y su longitud.Tipo de interruptores (por lo general el ATP usa interruptores estadsticos para conseguir representar la operacin real del interruptor, debido a que estos consideran tiempos de actuacin aleatorios).Reactores , pararrayos, entre otros.

El ATP permite obtener la tabulacin estadstica de las sobretensiones resultantes a travs de la utilizacin de distintos interruptores (estadsticos y sistemticos).Adems es posible trabajar simultneamente en varios circuitos, ya sean monofsicos o trifsicos, con el cambio de informacin entre ellos a travs del uso de ventanas mltiples.

Los modelos a utilizar para la L/T son los de J. Mart y de Bergeron, que se utilizan para el clculo de sobretensiones. Adems son los indicados para la lnea de parmetros distribuidos y dependiente de frecuenciaBergeron: Parmetros distribuidos constantes.J. Mart: Parmetros distribuidos dependientes de frecuencia.

Consiste en realizar una simulacin (energizacin y descargas atmosfricas) de la lnea de transmisin Las Lojas - Taday mediante los modelos J. Mart y Bergeron y efectuar un anlisis comparativo de cada modelo.El anlisis consiste en maniobras de energizacin y descargas atmosfricas. Las maniobras que analizaremos son:

Maniobra de energizacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas.Energizacin desde TadayUsando Modelo MartCaso 1: Energizacin utilizando pararrayos y reactores.Caso 2: Energizacin con pararrayos y sin reactores.Caso 3: Energizacin con reactores y sin pararrayosCaso 4: Energizacin sin pararrayos y sin reactoresUsando modelo BergeronCaso 1: Energizacin utilizando pararrayos y reactores.Caso 2: Energizacin con pararrayos y sin reactores.Caso 3: Energizacin con reactores y sin pararrayosCaso 4: Energizacin sin pararrayos y sin reactores

Energizacin desde Las Lojas.

Usando Modelo MartCaso 1: Energizacin utilizando pararrayos y reactores.Caso 2: Energizacin con pararrayos y sin reactores.Caso 3: Energizacin con reactores y sin pararrayosCaso 4: Energizacin sin pararrayos y sin reactoresUsando modelo BergeronCaso 1: Energizacin utilizando pararrayos y reactores.Caso 2: Energizacin con pararrayos y sin reactores.Caso 3: Energizacin con reactores y sin pararrayosCaso 4: Energizacin sin pararrayos y sin reactores

Descargas atmosfricas

Descarga atmosfrica en la mitad de la lnea de transmisin Las Lojas Taday.

Modelo J.Mart.Descarga en la mitad de la lnea con un extremo en vacio.

Modelo Bergeron.Descarga en la mitad de la lnea con un extremo en vacio.

La tabla 3.3 presenta la resistencia, reactancia y susceptancia paralelo de secuencia positiva, negativa y cero para una lnea de transmisin de 500 kV.

Resistencia SerieReactancia SerieSusceptancia ParaleloSecuencia (+)0.0229 /Km 0.3234 /Km 5.1011 S/KmSecuencia (-)0.0229 /Km 0.3234 /Km 5.1011 S/KmSecuencia (0)0.2956 /Km 1.1025 /Km3.3581 S/Km

Por qu se usan los modelos J. Mart y Bergeron?Para el clculo de sobretensiones en general se pueden usar diferentes mtodos.Para fenmenos transitorios ocasionados por maniobras los modelos usados son los modelos basados en ondas viajeras (Bergeron, J. Mart, T. Noda, Z- Line).Debido a que cuando la frecuencia del transitorio es alta (ocurre en sobretensiones por maniobra) la longitud de onda es menor comparada con la longitud de la lnea de transmisin, producindose un retardo de tiempo de la onda, en estos casos, los modelos basados en ondas viajeras son mucho ms exactos [8].

Para la simulacin de la Lnea Las Lojas Taday se lo realizar usando los modelos Bergeron y J. Mart, debido a que el modelo Bergeron est basado en la propagacin de ondas de una lnea sin prdidas y con parmetros L y C constantes distribuidos a travs de la lnea de transmisin.al contrario el modelo J. Mart se basa en propagacin de ondas de una lnea sin prdidas pero con parmetros dependientes de la frecuencia.

Para la simulacin de la Lnea Las Lojas - Taday se lo har usando los modelos de Bergeron y J. Mart. Por qu se lo hace con estos dos modelos?: Se lo realiza con estos dos modelos para verificar las diferencias en el resultado, debido a que :El modelo Bergeron se diferencia del resto en que est basado en la propagacin de las ondas de una lnea sin perdidas y con parmetros L y C constantes distribuidos a travs de la lnea de transmisin.Al contrario el J. Mart se basa tambin en propagacin de ondas de una lnea sin prdidas pero con parmetros dependientes de la frecuencia.

La tabla 3.4 muestra un rango de frecuencia para los distintos modelos.

GRUPORANGO DE FRECUENCIAMODELOFENOMENOI0,1 Hz 3KHzModelos basados en circuitos PISobrevoltajes temporalesII50 Hz 20KHzModelos de ondas viajerasSobrevoltajes por maniobrasIII10 KHz 3MHzModelos de ondas viajerasSobrevoltajes por descargas atmosfricas

La comparacin de los dos modelos, se basa en cuatro ndices muy significativos:La exactitud del modeloEl tiempo de respuesta computacional,la capacidad del modelo de simular lneas con alta asimetra y su complejidad.El modelo J. Mart, comparado con el modelo de Bergeron desarrollado por Dommel, ofrece una mayor exactitud; aunque resulta ser computacionalmente ms lento.

La tabla 3.5 y 3.6 establece una comparacin cualitativa de los diferentes modelos y sus caractersticas con respecto al modelo de J. Mart, teniendo en cuenta: la exactitud, el tiempo de respuesta computacional, la capacidad de simular lneas con alta asimetra y la complejidad del modelo, donde :

SM= Sobrevoltaje por maniobraSD= Sobrevoltaje por descargas atmosfricas.E= ExactitudN= Nmero de fasesModelo 1=Modelo de circuitos PI nominales en cascada.Modelo 2=Modelo de Bergeron.Modelo 3=Modelo de Taku Noda.Modelo 4=Modelo Z-line.Modelo 5=Modelo de lnea Idempotente.Modelo 6=Modelo Directo de Nguye.

Tabla 3.5 Comparacin cualitativa de los modelos de lnea con respecto al modelo Mart [8].

MODELOINDICES DE EVALUACINEXACTITUD DEL MODELOTIEMPO DE RESPUESTA COMPUTACIONALSMSDSMSDMODELO 1-E-ELentoLentoMODELO 2-E-E10 al 30% ms rpido10 al 30% ms rpidoMODELO 3+E+ELentoLentoMODELO 4+E+EN segundos ms lentoN segundos ms lentoMODELO 5+E+EN segundos ms lentoN segundos ms lentoMODELO 6+E+ELentoLento

Tabla 3.6. Caractersticas de los modelos de lnea[8].

MODELOSIMULACIN DE LNEAS CON ALTA SIMETRACOMPLEJIDAD DEL MODELOMODELO 1No recomendado, se presentan oscilaciones entre los nodos de conexin de cada circuito PISimpleMODELO 2No recomendado, utiliza matrices de transformacin constantes en la descomposicin fase modoSimpleMODELO 3Recomendado, aunque para las simulaciones, el modelo depende de tAlto orden transformada Z

Tabla 3.6. Caractersticas de los modelos de lnea[8].

MODELO 4Recomendado, aunque para efectos de simulacin de la naturaleza distribuida de las perdidas, la lnea debe subdividirse en un nmero de secciones.Alto orden-calculo de secuencia coordinado de n bloques de 1er ordenMODELO 5Recomendado, es ms exacto aun cuando el nmero de fases es mayor.Alto orden-juego de polos comunes, mtodo de aproximacin de Bode.MODELO 6Recomendado, incluso para analizar voltajes inducidos en rieles de tren cercanos a lneas de transmisin.Alto orden-polos y ceros reales, mtodo de aproximacin de Bode

La herramienta principal utilizada es el Programa para Anlisis de Transitorios Electromagnticos, ATP.El Alternative Transient Program (ATP) es una potente herramienta de simulacin, fue originalmente diseado para el clculo de procesos transitorios en sistemas elctricos de potencia.

Una simulacin en el ATP se realiza generalmente en tres pasos:ATPDraw, para creacin y edicin de archivos de entradaTPBIG, para simular redes elctricas en el dominio del tiempo y de la frecuencia.PCPLOT, TPPLOT, GTPPLOT o PLOTXY, para procesar los resultados de una simulacin de forma grfica.

Algunos elementos requeridos en el ATP para modelar un circuito:Lneas de transmisin: mediante la componente LCC se puede escoger un modelo de lnea disponible en el ATP y automticamente calcular los parmetros a partir de la geometra de la lnea y de las propiedades de los conductores que lo conforman, los modelos disponibles son: Circuito . Parmetros distribuidos constantes, o de Bergern. Modelo de Semlyen Modelo de Jos Mart. Modelo Taku Noda.

Los elementos del ATP ms comunes para la simulacin de un sistema de transmisin son:

Fuentes Equivalentes: Compuestas por una fuente sinusoidal tipo ACSOURCE tipo 14 en serie con una lnea de parmetros R L. Lneas de Transmisin: El componente LCC nos brinda la opcin de escoger el modelo. Transformador: El transformador debe ser de la rutina saturada debido a que los transformadores de 500 KV son de este tipoInterruptores: Se usan dos tipos de interruptores, el primero es de tiempo fijo. El segundo es un interruptor estadstico.Reactores: Se usa un elemento linealPararrayos: El elemento no lineal MOV tipo 93 trifsico es el ms comn.

DATOS DE CONDUCTOR Y TORRELa lnea de transmisin y sus caractersticas principales estn dadas por el tipo de torres a utilizar.Para la lnea de 500 KV se usa la torre de la figura 4.1 y de acuerdo al tipo de torre, se ingresa las caractersticas al ATP el cual calcula los valores de impedancia de la lnea.En la tabla 4.1 se presentan los datos de la lnea Taday - Las Lojas segn lo planificado por CELEC Transelectric.

Tabla 4.1 Datos de la lnea segn lo planificado por CELEC-TranselectricFigura 4.1 Torre para lneas de 500 KV.

LNEA DE TRANSMISIN# DE CIRCUITOSVOLTAJELONGITUDTIPO DE CONDUCTORkVkmTaday Las Lojas15001804x750ACAR

45.7 cm

12.5 m

25 m

35 m

25 m

Tabla 4.2 Parmetros utilizados en la simulacin para lnea de transmisin de 500 KV.

SecuenciaR( /km)X( /km)Bc (S/km)Positiva (+) y Negativa (-)0,02290,32345,1011Cero (0)0,29561,10253,3581

El conductor de fase a utilizar en todas las lneas de transmisin de 500 kV es el 750 kcmil ACAR, adems se contar con 2 hilos de guarda, uno de acero galvanizado de 7 hilos y 3/8 de dimetro global y otro de fibra ptica llamado OPGW.La tabla 4.3 presenta las principales caractersticas del conductor ACAR 750 para las lneas de transmisin de 500 kV.

Tabla 4.3 Caractersticas del conductor ACAR 750 para lneas de 500 KV.

TipoUnidadValorCalibrekCM750Seccin transversalmm380Nmero de alambresc/u30/7Dimetro Aluminiomm3,617Dimetro Aleacin de aluminiomm3,617Dimetro interior del conductormm10,851Dimetro exterior del conductormm25,31Peso aproximado del conductorkg/km1047Carga a la roturakg7056Resistencia elctrica mxima DC a 20Cohm/km0,0777

Tabla 4.4 Caractersticas del cable de guarda de acero galvanizado

TipoUnidadValorCalibrekCM3/8"Seccin transversalmm51,14Nmero de alambres de acero galvanizado de alta resistenciac/u7Dimetro nominalmm9,52Peso unitario del conductorkg/m0,497Resistencia mnima a la roturakgf4900Resistencia elctrica mxima CC a 20Cohm/km0,05

Tabla 4.5 Caractersticas del cable de guarda tipo OPGW

Cada fase del sistema de 500 kV est formada por un haz de 4 conductores con lo cual se disminuye el efecto corona, la separacin entre cada conductor del haz es de 45,7 cm.

TipoUnidadValorN de fibras pticaskCM24Dimetro exterior del conductormm17Seccin totalmm140Seccin aluminiomm105Seccin aceromm35Resistencia elctrica mxima DC a 20Cohm/km0,29Atenuacin mx. 1310 nm, 20CdB/km0,4Atenuacin mx. 1550 nm, 20CdB/km0,25

La fuente est representada por un generador trifsico ideal con su voltaje de lnea a lnea de 230 KV y seguido por una impedancia equivalente de secuencia la cual requiere los valores de reactancia y resistencia de secuencia cero y positiva.Los circuitos equivalentes se obtienen con el anlisis de cortocircuito.

Para el clculo de las reactancias de secuencia positiva y cero se lo realiza con los datos obtenidos del programa Digsilent Power Factory.Barra Taday (Sopladora)Falla monofsica en la fase A9.53 KAFalla trifsica10.06 KABarra Las Lojas (Guayaquil)Falla monofsica en la fase A9.68 KAFalla trifsica9.37 KALa relacin X/R = 10 (SNT)Bases: 100MVA y 230 KV

Para el sector de Taday 230 KV.Trifsico

Monofsico

Para el sector de Las Lojas 230 KVTrifsico

Monofsico

Relacin X/R

Representacin de la fuente en el ATPDraw

Barra Taday 230 KV

Barra Las Lojas 230 KV

El modelo consiste en un transformador trifsico de tres devanados dos en estrella el primario y secundario, el terciario en delta.Los datos tpicos para las inductancias de los devanados son: 7.48267 mH, 98.01291 mH y 2.37379 mH para el devanado primario, secundario y terciario respectivamente.Las tensiones en los devanados son: 230 KV, 500 KV y 34.5KV para el primario, secundario y terciario respectivamente

Para los estudios se utilizaron interruptores estadsticos los cuales tienen dos tipos de configuraciones, puede ser como esclavo o como maestro.A este tipo de interruptor se ingresa su tiempo medio y la desviacin estndar, adems se escoge el tipo de distribucin probabilsticaLos valores del tiempo medio y la desviacin estndar en las maniobras simuladas son:Interruptor de la fase A (maestro): tiempo medio = 0.035 segundos y desviacin estndar = 0.002 segundos.Interruptor de la fase B (esclavo del interruptor A): tiempo medio = 0.00666 segundos y desviacin estndar = 0.002 segundos.Interruptor de la fase C (esclavo del interruptor A): tiempo medio = 0.00333 segundos y desviacin estndar = 0.002 segundos.

La distribucin gaussiana es caracterizada por su valor medio, indicando su tendencia central y su desviacin estndar, que nos indica la dispersin de los resultados como muestra la figura 4.2.Figura 4.2. Interpretacin estadstica para configurar los interruptores estadsticos.

El modelo usa inductancias lineales para formar un banco de reactores trifsico en estrella conectado en los extremos de la lnea de 500 KV los cuales tienen una capacidad reactiva de 60 MVAR por cada banco.El valor de la inductancia por fase es de 11.052,43 cuyo clculo se muestra a continuacin:

PARARRAYOSDESCARGA ATMOSFRICAEl pararrayos es utilizado para proteger un equipo de grandes sobrevoltajes, desviando esas corrientes transitorias a tierra y tambin ayuda a acortar el tiempo de duracin de transitorio y la amplitud de la cola.Los pararrayos han sido representados con el modelo no lineal MOV tipo 93 trifsico.

La descarga atmosfrica es representada por una fuente real de corriente de 120.000 amperios con una resistencia en paralelo de 400 ohmios.

Para las fuentes equivalentes se utiliza una fuente trifsica tipo 14 en serie con una lnea equivalente con resistencia e inductancia de secuencia positiva y cero, los requerimientos se muestran en la figura 4.3.

Figura 4.3. Requerimientos del ATP para lnea corta equivalente de secuencia y fuente tipo 14 trifsica respectivamente

En la figura 4.4 se muestra el cuadro de dilogo del transformador en el ATP.

Figura 4.4. Datos del transformador.

Donde:U: Voltaje nominal del bobinado en [V].R: Resistencia del bobinadoL: Inductancia del bobinadoI(0), F(0): Corriente y flujo usado para definir la inductancia lineal.Rm: Resistencia constante y lineal (toma en cuenta las prdidas de excitacin).

En la figura 4.6 se muestran los datos de los tres interruptores estadsticos.

Figura 4.5 Datos de los tres interruptores estadsticos A (Master), B y C (Slave) respectivamente.

Donde:Switchtype: Tipo de interruptor que a utilizar (master o slave).Open/Close: Tipo de maniobra a realizarse.T: Tiempo promedio en el que el interruptor abre o cierra.Dev: Desviacin estndar, para los interruptores esclavo tiene un retardo que depende del tiempo del interruptor maestro.Distribution: Tipo de distribucin.

Con ayuda de la rutina LCC del ATP se ingresan los datos de los conductores y su disposicin geomtrica.Figura 4.7 Datos de configuracin de conductores en la torreFigura 4.6 Datos generales de la lnea de transmisin

Para el modelo Bergeron:Transposed: Indica si la lnea es transpuesta.Auto bunding: Indica si es por conductor o por fase.Skineffect: Efecto piel.Segmented ground: Cables de guarda continuos.Real transf. Matrix: Indica si los elementos de la matriz de transformacin se modificanRho: Resistividad del suelo.Freq. init [Hz]: Frecuencia a la que se calculan los parmetros constantesLenght: Longitud de la lnea.

Para el modelo J. Mart.Decades: Nmero de dcadas de la escala logartmica.Points/Dec: Nmero de puntos de frecuencia por dcada.Freq. Matrix: Frecuencia a la cual se calcula la matriz de transformacin.Freq. SS: Frecuencia en estado estable.

Figura 4.8 Configuracin de los modelos de lneas .

Ph.no: Nmero de fases del conductor, la numeracin debe ser 1, 2, 3etc., para las fases y 0 para los hilos de guarda.Rin: Radio interno del conductor.Rout: Radio externo del conductor.Resis: Cuando no se incluye el efecto piel se debe colocar el valor de la resistencia AC, caso contrario se pondr la resistencia DC del conductor.Horiz: Distancia horizontal entre los centros de conductor o del conjunto de conductores en haz, en una referencia especificada por el usuario, la misma referencia debe ser usada para todos los conductores del mismo caso.

Vtower: Altura vertical del centro del conductor o del conjunto de conductores en haz medido desde la torre hasta el suelo.Vmid: Altura vertical del centro del conductor o del conjunto de conductores en haz medida desde el medio vano hasta el suelo.Separ: Distancia de separacin entre los centros de dos conductores adyacentes de un conjunto de conductores en haz.Alpha: Posicin angular del centro a uno de los conductores del conjunto de conductores en haz.NB: Nmero de conductores que forman parte del conjunto de cables en haz.

La figura 4.9 muestra el valor de la reactancia en Ohm, donde:L: Es la reactancia en Ohm.Kp: Es el factor de la resistencia en paralelo

Figura 4.9 Datos de reactor por fase

La figura 4.10 muestra los datos del pararrayos y la figura 4.11 muestra la caracterstica del pararrayos ingresada en el ATP.

Figura 4.11 Caracterstica del pararrayosFigura 4.10 Datos del pararrayos

Donde:Vref: Voltaje de referencia.Vflash: Voltaje de descarga en por unidad, utilizando como voltaje base Vref.Vzero: Voltaje inicial en voltios, en casi todos los casos se pone cero.#COL, Nmero de columnas del pararrayos, para una simple rama de bloques COL= 0, 1 o blanco, para dos ramas en paralelo COL= 2.#SER: Nmero de bloques en serie de cada rama.ERRLIM: Tolerancia adecuada en p.u.

Para la modelacin de una descarga atmosfrica se usa una fuente (HEIDLER TYPE 15) en paralelo con una resistencia de 400 ohmios. En la figura 4.12 se muestran los valores de la descarga atmosfrica con una resistencia en paralelo.

Figura 4.12 Datos de la descarga atmosfrica con una resistencia en paralelo.

Donde:Amplitude: Pico de la funcin del rayo.T_f: Tiempo que la onda llega a su valor pico desde que inicia.Tau: Tiempo desde cero hasta el punto donde la cola tiene el 37% del valor pico.n: Factor influyente en la pendiente de crecimiento de la onda, si este es mayor, mayor es la pendiente.Tsta: Tiempo en que empieza el disturbio.Tsto: Tiempo en q se detiene la simulacin de la fuente.

La magnitud de los sobrevoltajes y su influencia originados por la energizacin de una lnea de transmisin aumenta segn se incremente el nivel de voltaje del circuito.El anlisis de sobrevoltaje debido a la energizacin de una lnea de transmisin se lo realiza en rgimen transitorio (debido a que son disturbios de corta duracin) con la ayuda del Alternative Transient Program (ATP).La energizacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas es realizada desde los siguientes escenarios y casos bajo los modelos de lnea Bergeron y J. Mart como se muestra en la tabla 5.1.

CASOMODELOESCENARIO1.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas con la utilizacin de pararrayos y reactores

BERGERON, J. MART

Energizacin desde Taday2.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas con la utilizacin de pararrayos y sin reactores3.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas con la utilizacin de reactores y sin pararrayos4.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas sin la utilizacin de reactores y pararrayos1.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas con la utilizacin de pararrayos y reactores

BERGERON, J. MART

Energizacin desde Las Lojas2.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas con la utilizacin de pararrayos y sin reactores3.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas con la utilizacin de reactores y sin pararrayos4.- Energizacin del circuito de la L/T Taday Las Lojas sin la utilizacin de reactores y pararrayos

ENERGIZACIN EN VACO DE LA LNEA DE TRANSMISIN TADAY LAS LOJAS DESDE TADAY CON BERGERONCaso 1. Pararrayos y ReactoresCaso 2. Solo PararrayosCaso 3. Solo ReactoresCaso 4. Sin pararrayos ni Reactores

En la tabla 5.2 se presentan los valores de sobrevoltajes obtenidos para la energizacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas, desde Taday con el modelo Bergeron para los diferentes casos.

Tabla 5.2 Valores de sobrevoltajes obtenidos con el modelo Bergeron.

Cabe mencionar que el modelo Bergeron est basado en la propagacin de las ondas en una lnea de transmisin sin prdidas y con los parmetros L (inductancia) y C (capacitancia) constantes distribuidos a travs de la lnea de transmisin.Cuando se energiza en vaco la lnea de transmisin Taday Las Lojas desde Taday, se originan valores de sobrevoltajes para los diferentes casos analizados tal como se muestra en la tabla 5.2, se observa que los valores ms crticos de sobrevoltajes son para los casos 3 (energizacin sin pararrayos) y 4 (energizacin sin pararrayos y sin reactores), para los dos casos los sobrevoltajes tienen una valor por encima del 2 p.u, adems en las figuras 5.6 y 5.8 se observa que la forma de la onda es muy inestable con picos de voltajes muy elevados.

ENERGIZACIN EN VACO DE LA LNEA DE TRANSMISIN TADAY LAS LOJAS DESDE TADAY CON J. MARTCaso 1. Pararrayos y ReactoresCaso 2. Solo PararrayosCaso 3. Solo ReactoresCaso 4. Sin pararrayos ni Reactores

En la tabla 5.3 se presentan los valores de sobrevoltajes obtenidos para la energizacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas, desde Taday con el modelo J. Mart para los diferentes casos.

Tabla 5.3 Valores de sobrevoltajes obtenidos con el modelo J. Mart.

Al analizar la energizacin en vaco de la lnea de transmisin Taday Las Lojas para los diferentes casos por el modelo J. Mart se aprecia que el nivel de sobrevoltaje vara para los diferentes casos. Con la inclusin de los pararrayos y los reactores en la lnea de transmisin al momento de la energizacin los picos de sobrevoltajes llegan a 1,5 p.u en promedio, adems se observa en las figuras 5.10 y 5.12 que la onda del voltaje alcanza la estabilidad en t=0,05 segundos, es decir que en el modelo J. Mart la estabilidad del voltaje ocurre con mayor rapidez.

ENERGIZACIN EN VACO DE LA LNEA DE TRANSMISIN TADAY LAS LOJAS DESDE LAS LOJAS CON BERGERONCaso 1. Pararrayos y ReactoresCaso 2. Solo PararrayosCaso 3. Solo ReactoresCaso 4. Sin pararrayos ni Reactores

En la tabla 5.4 se presentan los valores de sobrevoltajes obtenidos para la energizacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas, desde Las Lojas con el modelo Bergeron para los diferentes casos.

Tabla 5.4 Valores de sobrevoltajes obtenidos con el modelo Bergeron.

Se puede apreciar en la tabla 5.4 que para el caso 3 (sin pararrayos) y caso 4 (sin pararrayos y sin reactores) el nivel de sobrevoltaje llega a un valor de 2,6 p.u en promedio, mientras que para el caso 1 (energizacin utilizando pararrayos y reactores) y el caso 2 (sin reactores) el nivel de sobrevoltaje alcanza valores de 1,5 p.u que son valores de sobrevoltajes manejables para el nivel de voltaje de la lnea de transmisin en estudio (500kV).Tanto para el caso 1 y para el caso 2 la estabilidad de la onda se alcanza a t=0,08 segundos como se aprecia en la figura 5.18 y 5.20, mientras que para el caso 3 y caso 4 la distorsin de onda es prolongada.

ENERGIZACIN EN VACO DE LA LNEA DE TRANSMISIN TADAY LAS LOJAS DESDE LAS LOJAS CON J. MARTCaso 1. Pararrayos y ReactoresCaso 2. Solo PararrayosCaso 3. Solo ReactoresCaso 4. Sin pararrayos ni Reactores

En la tabla 5.5 se presentan los valores de sobrevoltajes obtenidos para la energizacin de la lnea de transmisin Taday Las Lojas, desde Las Lojas con el modelo J.Mart para los diferentes casos.

Tabla 5.5 Valores de sobrevoltajes obtenidos con el modelo J. Mart.

Para los casos de energizacin sin la presencia de pararrayos en el circuito se observa que los picos de sobrevoltajes llegan a valores promedios de 2.2 p.u, tal como se muestra en la tabla 5.5, mientras que para los casos en los que se incluyen los pararrayos los valores de sobrevoltajes llegan a 1,5 p.u, que es un valor de sobrevoltaje manejable para el nivel de voltaje de la lnea de transmisin. En las grficas de los casos 3 y 4 del modelo Bergeron se aprecia que la onda de voltaje tiene una distorsin prolongada con altos picos de voltaje. Al contrario en el modelo J. Mart el comportamiento de la onda de voltaje para el caso 3 y el caso 4 llega a una estabilidad a t=0,09.

Una descarga inyecta corrientes en promedio de 27 KA hasta 200 KA y el tiempo que tarda la onda al llegar tanto al valor pico como al de la cola son del 90% y 50% del valor pico respectivamente, las descargas que caen en la lnea de transmisin pueden impactar en un conductor de fase o en el hilo de guarda.Los picos de voltaje son ms altos a medida que aumenta el pico de la descarga atmosfrica y el nivel de tensin del sistema, la onda incidente de la descarga recorre la lnea hasta llegar a un extremo donde puede ser reflejada o transmitida, si la descarga cae en el hilo de guarda se traslada hacia las torres adyacentes y encuentra difracciones ya que las torres tienen una baja impedancia hacia tierra lo cual la consume rpido, en cambio s una descarga cae de una de las fases se traslada por toda la longitud de la misma consumindose en la resistencia propia de la lnea.

En La tabla 5.6 se muestran los diferentes casos y escenarios para la simulacin de una descarga atmosfrica.

Tabla 5.6 Escenarios, casos y modelos usados para la simulacin de una descarga atmosfrica.

DESCARGA ATMOSFRICA EN UNA DE LAS FASES DE UNA LNEA DE 500 KV.Figura 5.33 Circuito modelado para la descarga atmosfrica en la fase A en la mitad de la lnea Las Lojas Taday.

En la figura 5.34 se aprecia la curva de la descarga atmosfrica que impacta en la fase A de la lnea de transmisin Las Lojas - Taday.

Figura 5.34 Disturbio atmosfrico al ingreso de la fase A de la lnea de transmisin.

Las figuras 5.35 y 5.36 presentan los oscilogramas del voltaje obtenido en el extremo en vacio para el modelo J. Mart.Figura 5.35 Sobretensin en la fase A Figura 5.36 Sobretensin inducida en las fases B y C

Las figuras 5.37 y 5.38 presentan los oscilogramas del voltaje obtenido en el extremo en vacio para el modelo Bergeron.Figura 5.37 Sobretensin en la fase A Figura 5.38 Sobretensin inducida en las fases B y C

En la tabla 5.7 se presentan los valores de sobrevoltajes producidos por la cada de una descarga atmosfrica en la mitad de la lnea de transmisin Taday Las LojasTabla 5.7 Valores de sobrevoltajes obtenidos

En la figura 5.34 se aprecia la curva que modela al rayo que ingresa a la lnea de transmisin produciendo una perturbacin en el sistema, la onda no muestra el valor pico de 120 KA como fue configurada en el ATP, esto se debe a que la fuente (como est representada), forma un circuito paralelo entre la resistencia de 400 ohmios de la fuente, conectada en paralelo con dos impedancias caractersticas de la lnea de transmisin.

La figura 5.41 presenta el circuito de impedancias que ve la onda de impulso.

Figura 5.41 circuito de resistencias que ve la onda de impulso

ZC

ZC

400

Lnea de transmisin

120 KA

IX

IM

Cuando el rayo impacta en la fase A se produce un pico de 1.99 p.u, el cual es mayor que en las fases donde se induce el voltaje (fase B y fase C).Los pararrayos influyen mucho en la simulacin de descargas atmosfricas, debido a que desvan el voltaje a tierra, otro factor importante es la distancia que recorre la onda producida por el rayo, a mayor distancia se produce una atenuacin de la onda mucho ms rpido.

Se estudia la cada de una descarga atmosfrica en el hilo de guarda de una torre de transmisin con un extremo en vacio y con un extremo continuo. A continuacin se presentan las figuras del diagrama unifilar utilizado y el oscilograma del voltaje que se obtiene.En la figura 5.42 se aprecia la curva que modela al rayo de 120 kA.

Figura. 5.42 Corriente de rayo de 120 kA

En la figura 5.43 y 5.44 se presentan las figuras del diagrama unifilar utilizado para una torre con un extremo abierto y con un extremo continuo respectivamente.

Figura. 5.43 Circuito de una torre con extremo abierto.Figura. 5.44 Circuito de una torre con extremo contino.

El punto MID que se observa en la figura 5.43 y 5.44 es donde se produce el flashover en una de las fases de la lnea de transmisin (el flashover es modelado con un interruptor simple).La descarga atmosfrica impacta en el hilo de guarda y se transmite por la torre hasta la resistencia de pie de torre donde dependiendo de la dimensin de sta, se puede presentar el fenmeno de interrupcin inversa, es decir que la onda se refleje desde tierra hacia la lnea de transmisin y produzca un sobrevoltaje mayor.

Las figuras 5.45 y 5.46 muestran el comportamiento del voltaje, para resistencias de pie de torre de 10 y 400 respectivamente para una torre con extremo abierto.

Figura 5.46 Comportamiento del voltaje al producirse el flashover, con resistencia de pie de torre de R= 400 Figura 5.45 Comportamiento del voltaje al producirse el flashover, con resistencia de pie de torre de R= 10

Las figuras 5.47 y 5.48 muestran el comportamiento del voltaje, para resistencias de pie de torre de 10 y 400 respectivamente para una torre con extremo continuo.

Figura 5.47 Comportamiento del voltaje al producirse el flashover, con resistencia de pie de torre de R= 10 Figura 5.48 Comportamiento del voltaje al producirse el flashover, con resistencia de pie de torre de R= 400

En la tabla 5.8 se presentan los valores de sobrevoltajes producidos por la cada de una descarga atmosfrica en el hilo de guarda de una torre con un extremo abierto y un extremo continuo y con diferentes pies de torre.Tabla 5.8 Valores de sobrevoltajes obtenidos

Cuando una descarga atmosfrica impacta en una torre de transmisin, produce el mismo efecto que si cae en el hilo de guarda, debido a que ambos estn interconectados, es decir tanto el hilo de guarda como la torre de transmisin estn conectados a tierra.El valor pico del sobrevoltaje que aparece sobre la torre est principalmente determinado por la resistencia de pie de torre aparente en el momento de la descarga, debido a que la reflexin de la base de la torre puede llegar mucho ms rpido al tope de la torre que las reflexiones de las torres adyacentes.

Cuando una descarga atmosfrica alcanza una torre de transmisin, la onda de corriente provocada por dicha descarga, viaja hacia los dos lados de la lnea produciendo sobrevoltajes tambin en las torres ms prximas.Cuando el disturbio ve el extremo abierto (ver figura 5.43), se refleja en total magnitud produciendo un sobrevoltaje mayor como se aprecia en la tabla 5.8, debido a que al principio de superposicin esta onda que viaja en sentido contrario por la reflexin se suma con la otra onda en sentido normal produciendo un alto flashover.Cuando el extremo es continuo (ver figura 5.44) podemos apreciar que la medicin es ms baja, esto se debe principalmente a que se est realizando la medicin en un punto donde pasa la onda y no es reflejada ni transmitida, sino contina.

El programa Alternative Transients Program (ATP), es muy til para simulaciones de transitorios causados por descargas atmosfricas, o por maniobras (energizacin), sin importar el nivel de voltaje del circuito a analizar. Una de las ventajas del Alternative Transients Program (ATP), es que permite presentar resultados precisos.En los sobrevoltajes obtenidos en las simulaciones en el ATP para los diferentes modelos (Bergeron y J. Mart) y casos, se aprecia en las figuras mencionadas anteriormente que la forma de la onda tienen la misma tendencia, pero difieren en algunos picos, y en el tiempo de estabilidad, para el modelo J. Mart el tiempo de estabilidad es menor (t=0.05 segundos aproximadamente).El valor de un sobrevoltaje originado por la energizacin de una lnea, aumenta segn el nivel del voltaje del circuito. El anlisis de sobrevoltaje se lo realiza en rgimen transitorio.Al analizar los sobrevoltajes producidos por la energizacin de la lnea de transmisin Las Lojas - Taday, se observa que el mayor sobrevoltaje obtenido se present en la energizacin de la L/T Las Lojas Taday, desde Taday, en el caso 4 (energizacin sin pararrayos y sin reactores), llegando a un nivel de sobrevoltaje de 2.83 p.u en promedio.

Comparando los casos y modelos analizados en el momento de la energizacin de la L/T Las Lojas Taday, se aprecia en las grficas y cuadros mencionados anteriormente, que difieren en los picos de voltajes y tiempos de estabilizacin, en los casos en los que no se utiliz pararrayos ni reactores el voltaje llega a un pico de 2.83 pu en promedio, al contrario del caso en el que se utiliz pararrayos y reactores el sobrevoltaje alcanz un pico mximo de 1,52 pu; es decir que, los componentes usados para controlar el sobrevoltaje (pararrayos y reactores), reducen el sobrevoltaje en un 46.2%, indicando que la proteccin brindada por los pararrayos y reactores al momento de la energizacin, da valores de sobrevoltajes manejables de acuerdo al nivel de voltaje utilizado.Cuando se tiene una lnea con un extremo en vaco, se presenta un voltaje de circuito abierto definido en su extremo, al impactar un rayo en una fase, se produce una sobretensin, un impulso de corriente en la lnea el cual permite que fluya una corriente en la lnea, esta corriente fluye hacia ambos extremos y para el extremo en vaco se produce una elevacin del voltaje.

El sobrevoltaje transitorio debido a una descarga atmosfrica que produce un flashover, es directamente proporcional a la magnitud de la descarga.La resistencia de pie de torre es directamente proporcional al pico del sobrevoltaje, a medida que disminuye la resistencia de pie de torre, disminuye el pico del sobrevoltaje transitorioLas figuras 5.46 y 5.34 representan el mismo circuito de la fuente del rayo, pero como se aprecia sus picos no son iguales, la figura 5.46 muestra el pico de 120 KA a diferencia de la figura 5.34 que muestra solo 35 KA, para el primer caso el rayo impacta en una de las fases de la lnea de transmisin la cual est conectada a todo un sistema elctrico produciendo una gran impedancia vista por la corriente del rayo y por lo tanto su pico es pequeo.

Cuando se energiza una lnea de transmisin lo recomendable es dejar conectados los pararrayos ya que tienen una influencia directa en la lnea, es decir ayudan a controlar el sobrevoltaje producido por la energizacin.Se recomienda un estudio de sobretensiones producidas por descargas atmosfricas para detectar si la cadena de aisladores est bien seleccionada y evitar problemas de flashover como el ocurrido en el caso 3 del anlisis de descarga atmosfrica en el hilo de guarda.

Para el estudio de los transitorios a nivel de 500 KV se recomienda usar el modelo J. Mart ya que este modelo es ms exacto para lneas largas, y para situaciones de alta frecuencia como maniobras o descargas atmosfricas, cabe recalcar que el modelo J. mart a diferencia del modelo Bergeron utiliza parmetros distribuidos dependientes de la frecuencia.Para realizar maniobras de energizacin en la lnea de transmisin Las Lojas Taday se recomienda usar reactores conectados en derivacin, ya que ayudan a minimizar los sobrevoltajes en la lnea de transmisin, y aumentan el lmite de estabilidad del sistema.

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presentaciÓn tesina 500 kv

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