ESTUDIO DE ARCO SECUNDARIO EN LNEAS DE EXTRA ALTA TENSINGAMARRA QUINTANILLA, MILTONTUPAC YUPANQUI ORTEGA , ALBERTOCORCUERA ZUBIZARRETA, ALVAROLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta TensinINTRODUCCIONTeniendo en cuenta que las lneas de transmisin son los elementos del sistema de potencia que presentan el mayor numero de fallas, deben ser protegidas, adecuadamente con el propsito de mantenerlas en optimas condiciones de operacin. Alrededor del 80-90% de las fallas que ocurren en lneas de transmisin son de carcter transitorio, y en el mismo orden, de carcter monofsicas.Se hace necesario discriminar entre fallas transitorias y permanentes, con el propsito de incrementar la posibilidad de recierres monofsicos durante fallas transitorias o inhabilitar recierre automtico en caso de fallas permanentes.Esto puede reducir la falta de energa as como restablecer rpidamente el servicio a los usuarios.

El Arco ElctricoEste aparece cuando se abre un circuito elctrico, entre los dos electrodos que se separan.DisyuntorDebe ser capaz de disipar la energa producida por el arco.Debe ser capaz de restablecer muy rpidamente la rigidez dielctrica del medio.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta TensinEsquema de proteccinAccionamiento del Disyuntor

Es necesario distinguir entre fallas transitorias y permanentes:Fallas transitorias :Son de corta duracin y estn creadas por sobre tensiones transitorias debidas al flameo de los aislamientos, causados por relmpagos, oscilaciones de cables o contacto con objetos extraos.Fallas permanentes :No se despejan, perforacin o ruptura de aislamientos, ruptura de conductores, explosin de cmaras de interruptores, etc.Fallas monofsicas :Acortamiento de distancias, descargas atmosfricas, cada de conductor al piso.TIPOS DE FALLALNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta TensinFlameo de Aislador

El Arco Elctrico que surge en una cadena de aisladores durante una falla monofsica en una lnea de transmisin pasa por dos etapas: El Arco Primario y el Arco Secundario.ARCO SECUNDARIO EN LNEAS DE EXTRA ALTA TENSINSeal de Corriente durante unafalla monofsica transitoriaLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta TensinEste arco se establece entre la fase y la tierra y ocurre debido a una posible falla de aislamiento, no importando la causa de la falla, sino el tipo de falla y los efectos de la corriente de arco que ira a establecer en el sistema.

ARCO SECUNDARIO EN LNEAS DE EXTRA ALTA TENSINLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta TensinComo se muestra en la figura anterior, en cuanto no ocurra la apertura de los disyuntores en la fase con falla, se establece un arco elctrico alimentado por el sistema de potencia (arco primario), con valores de pico del orden de los kA.Despus de la apertura de los disyuntores en la fase con defecto, el sistema de potencia para de alimentar de forma directa al arco, sin embargo debido a los acoplamientos capacitivos e inductivos que existe entre las fases sanas y la fase defectuosa, el arco continua siendo sustentado por esos acoplamientos (arco secundario), pero con amplitudes menores del ordem de los A.

La corriente de arco secundario esta formado por la corriente residual a travs de la falla, despus que la fase afectada ha sido abierta y es reencendido debido al acoplamiento electromagntico con las fases sanas no desconectadas.ARCO SECUNDARIO EN LNEAS DE EXTRA ALTA TENSINLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta TensinEn caso que el recierre sea hecho y la corriente de arco secundario no haya sido extinguida, el recierre no tendr xito y el sistema sufrir una apertura tripolar.

El arco secundario es funcin de tres factores bsicos: 1) la tensin inducida en la fase abierta, 2) la corriente residual constitutiva del arco y 3) las caractersticas de la tensin de recuperacin del medio aislante donde se produjo la falla.En caso de un recierre trifsico, al ser abiertas tambin las fases sanas, se elimina la nica fuente capaz de reencender el arco. En tal circunstancia el tiempo muerto de recierre depende slo de la desionizacin del espacio interelectrdico afectado por el arco.ARCO SECUNDARIO EN LNEAS DE EXTRA ALTA TENSINLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

En este punto y con referencia a los recierres monofsicos, es donde se hace particularmente importante la rpida eliminacin del arco secundario, que es el fenmeno que limita el tiempo muerto de recierre y consecuentemente la mxima potencia que podr ser transportada por la lnea.ELIMINACION DEL ARCO SECUNDARIO EN LNEAS DE EXTRA ALTA TENSINLa mxima potencia a ser transportada por una lnea en funcin de la estabilidad transitoria del sistema, viene determinada por el ngulo de transporte, que podr ser tanto mayor, cuanto ms veloz sea el sistema de proteccin que despeje la falla y cuanto ms rpido pueda efectuarse el recierre.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

AJUSTE DEL RECIERRESAjuste del recierre: Tiempo activo, Tiempo muerto, Tiempo de reposicin LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

AJUSTE DEL RECIERRESOperacin de un esquema de recierre automtico sencillo para una falla transitoriaLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

AJUSTE DEL RECIERRESTiempo activoTiempo comprendido entre el instante de excitacin de la proteccin y el lmite de tiempo tolerado para el disparo, dentro del cual se autoriza el recierre. Tiene por objeto evitar la posibilidad del recierre para disparos de la proteccin en zonas superiores a la primera.Es el tiempo durante el cual, luego de un recierre exitoso, debe inhibirse la posibilidad de un nuevo recierre, a fin de lograr la recuperacin trmica de las cmaras de los interruptores Se encuentra difundida la adopcin de un valor de 5 a 10 s.Tiempo de reposicinLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

AJUSTE DEL RECIERRESTiempo muerto pausa sin tensinIntervalo en el que la fase en falla permanece sin tensin y de un valor tal que se garantice la extincin de la falla fugaz, antes de ordenar la reconexin. La eleccin del valor de ajuste contemplar dos valores lmites:Valor mnimo: atendiendo a los valores de la corriente de arco secundario y de la tensin de restablecimiento, durante el tiempo muerto.Valor mximo: contemplando el compromiso de la estabilidad, durante la transmisin en dos fases.500kV: en general recierre monofsico a 800ms a 1seg,220 y 132 kV: recierre monofsico a 400ms y trifsico a 300 400ms.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

IMPORTANCIA DEL RECIERREComo se sabe en un sistema elctrico de potencia en su operacin debe tener criterios de seguridad, confiabilidad y economa, por esta razn los recierres deben asegurar el suministro confiable de energa, sin generar conflictos en los equipos y aun peor desestabilizar el sistema.Las razones para implementar los recierres automticos tanto en transmisin como en distribucin son las siguientes:Su gran importancia radica en garantizar al cliente la continuidad de servicio.Mantener la estabilidad del sistema.Alto ndice de confiabilidad del sistema.Recuperacin del sistema a sus condiciones normales de operacin.Eliminacin de fallas por completo.Restauracin del servicio en interconexiones.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

MEDIDAS PARA REDUCIR LA CORRIENTE DE ARCO SECUNDARIO :Para la reduccin de la corriente de arco secundario y en consecuencia del tiempo de extincin del arco secundario, existen varios mtodos:Reactores de Neutro, instalados en lneas de transmisin con compensacin en shunt;Capacitores conectados en la fase con falla (lneas compensadas o no);Interruptor de aterramiento rpido, en caso no exista compensacin en shunt;Sistemas basadas en electrnica de potencia.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LOS RECIERRESTiempo mximo disponible para la apertura y cierre del disyuntor sin que se pierda el sincronismo.Tiempo requerido para des ionizar el arco elctrico. En el caso del recierre monofsico se debe considerar el tiempo de extincin del arco secundario.Es importante las caractersticas de las protecciones que se implementen en el sistema as como tambin el criterio de su coordinacin.Numero de intentos de recierre.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

EL TIEMPO DE DES IONIZACIN DEL ARCOVoltaje de lnea es el ms importanteLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOUn recierre monopolar se presentan problemas con el tiempo de extincin del arco secundario, ya que en un recierre debe actuar lo ms rpido posible para evitar el desfase de los ngulos de los rotores de los generadores.El tiempo necesario para auto extinguir el arco secundario es determinante para obtener los tiempos muertos que garanticen un recierre monopolar exitoso.Segn los estudios que se han llevado a cabo, la determinacin del tiempo de extincin del arco secundario depende de factores como el nivel de voltaje, las variaciones de frecuencia y la geometra del sistema elctrico de potencia.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOTiempos de extincin en funcin de la corriente de arco secundarioLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOcurvan denotan aquellos tiempos de extincin de arcos obtenidos con las condiciones ambientales ms favorablesLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

PARAMETROS INVOLUCRADOS EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOal variar la tensin de transmisin por debajo de 500 kV, los tiempos de extincin de arco se incrementan hasta llegar a un valor porcentual mximo de 6%.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

PARAMETROS INVOLUCRADOS EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOlo referente a la variacin de la frecuencia se puede observar que presenta un comportamiento similar a la anterior.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

PARAMETROS INVOLUCRADOS EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOSe observa que cuando se acercan las fases (aumento en forma negativa) los tiempos de extincin del arco estn entre 0 y 3% de variacin del tiempo de extincin.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

PARAMETROS INVOLUCRADOS EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOCuando se alejan o cuando se acercan las distancias tierra el porcentaje de variacin de los tiempos de extincin llega al 3%.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

PARAMETROS INVOLUCRADOS EN LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOel efecto de la geometra de los conductores, el nivel de tensin y la distancia del aislamiento, influyen de manera directa la magnitud de la corriente del arco secundario, por lo tanto el tiempo de extincin del arco es mas critico.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

VERIFICACIN DE LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOEstas evaluaciones se realizan para fallas en los extremos y en puntos intermedios de la linea de transmision (1/6, 1/2 y 5/6 de su longitud) en cada una de las tres fases.Se utiliza el criterio dado por la curva experimental CESI.El COES ha planteado verificar el cumplimiento de los siguientes indicadores:Ultimo pico de la corriente de arco secundario: 40 ApicoPrimer pico de la tension de restablecimiento: 80 kVTasa de crecimiento de la tension soportada (RRRV): 8 kV/ms

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VERIFICACIN DE LA EXTINCIN DEL ARCO SECUNDARIOCurva Experimental CESI vs Imposicin de COESLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

APLICACIONCorriente de AS, falla monofasica en CHILCA.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

APLICACIONLos resultados obtenidos de arco secundario en las lineas a 500 kV se confrontan con la zona experimental del CESI para una cadena de aisladores en un sistema a 500 kV y con los indicadores propuestos por el COES.LNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

Resultados de ASLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

GRACIASLNEAS DE TRANSMISIN Estudio de Arco Secundario en Lneas de Extra Alta Tensin

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