TÉCNICAS DE LAS ALTAS TENSIONES 1

ESIME ZACATENCO INGENIERÍA ELÉCTRICA

Profesor : Dr. Fermín Pascual Espino Cortés

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Objetivo

• El alumno analizará el origen, estudio y atenuación de las

sobretensiones que se presentan en un sistema eléctrico de potencia, con el fin de garantizar buen diseño en los equipos eléctricos y control adecuado del Sistema Eléctrico de Potencia .

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CONTENIDO SINTÉTICO:

I. Teoría de las Ondas Viajeras. II. Origen de las Sobretensiones. III. Descargas Atmosféricas. IV. Sobretensiones por Maniobra de Interruptores. V. Características de los Interrupción de Potencia en

Relación con las Sobretensiones por Maniobra. VI. Técnicas de Limitación de las Sobretensiones por

Maniobra. VII. Sobretensiones Temporales.

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Horario y Evaluaciones

Horas/Semana/Teoría: 3.0 Lunes: 10:00 – 11:30 Martes: 8:30-10:00 Salón: Lab AT Horas/Semana/Práctica: 3.0 Viernes 8:30: A 11:30, Lab de Alta Tensión,

Laboratorios Pesados II Horas/Semestre/Teoría: 54.0 Horas/Semestre/Práctica: 54.0 Horas/Totales: 108 Horas. Evaluaciones: Tres exámenes parciales : 0 a 100% de la evaluación total Trabajos y tareas asignadas: hasta un 20% de las calificaciones parciales. Para la evaluación del curso deberá aprobar tanto la parte teórica como la parte práctica (laboratorio). La calificación mínima aprobatoria es de 6.0.

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BIBLIOGRAFÍA:

• Greenwood A., “Electrical Transients in Power System”, primer edición. Editorial. J. Wiley, EUA 1971. 711 pp.

• Pritindra Chowdhuri, “Electromagnetic Transients in Power Pystems”, Research Studies Press, 2004 - 511 páginas.

• Lou Van der Sluis, “ Transients in Power Systems “, John Wiley and Sons, 2001 - 207 páginas

• E, Kuffel. W.S , Zaengl, “High Voltage Engineering Fundamentals”, priméra edición. Editorial Pergamon Press. Oxford 1984. 633 pp.

• M.S, Naidu,. V, Hamaraju, “High Voltage Engineering”, segunda edición, editorial Mc. Graw Hill, EUA 1996. 472 pp.

• Luis A. Siegert C., Alta Tensión y Sistemas de Transmisión, Limusa, 1989 - 1009 páginas

• Coordinación de Aislamiento en Redes, J. A. Martínez Velasco, McGraw-Hill Interamericana de España S.L., 19/10/2007 - 608 páginas

• Gilberto Enríquez Harper, Técnica de las altas tensiones, Volumen 1 y 2 , Editorial Limusa, 1974

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Introducción

• Introducción a los Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia.

• Repaso de Circuitos Eléctricos, Respuesta en el Tiempo.

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INTRODUCCIÓN A LOS TRANSITORIOS EN SEP´S

“Un fenómeno transitorio puede definirse como la transición de un estado estable a otro.”

Tipos de fenómenos transitorios en SEP :

oOscilaciones electromecánicas relativamente pequeñas asociadas con la operación de máquinas síncronas o controladores de velocidad (drives).

oVariaciones rápidas en tensión y corriente debidas a los cambios súbitos provocados por descargas atmosféricas por ejemplo.

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Fenómeno físico involucrado en los transitorios en un SEP:

Interacción entre la energía magnética almacenada en los inductores y la energía eléctrica almacenada en los capacitores.

Transitorios puramente electromagnéticos.

Interacción entre la energía mecánica almacenada en las máquinas rotatorias y la energía eléctrica almacenada en los circuitos.

Transitorios Electromecánicos.

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Las causas fundamentales los transitorios electromagnéticos:

• Maniobra de interruptores,

• Ocurrencia o liberación de fallas y

• Descargas atmosféricas directas o indirectas.

Las sobretensiones pueden clasificarse en una primera instancia por su origen, ya

que la causa puede ser interna o externa a la red. Las sobretensiones de origen

externo, es decir las debidas a causas ajenas al sistema, son originadas

principalmente debidas a descargas atmosféricas y son conocidas como

sobretensiones atmosféricas. Las sobretensiones de origen interno son causadas

por el propio sistema, y se dividen en sobretensiones temporales y de maniobra.

Clasificación considerada para este curso:

Transitorios por descargas atmosféricas

Transitorios por Maniobra de Interruptores

Transitorios temporales

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Los transitorios electromagnéticos pueden generar tensiones anormales (sobretensiones) así como corrientes anormales (sobrecorrientes). Las sobretensiones pueden ocasionar descargas disruptivas (descargas eléctricas a través del aire), daños en aislamiento o dispositivos del sistema y un eventual deterioro de la confiabilidad del mismo. Las sobrecorrientes pueden provocar daño en el equipo debido a una excesiva disipación de calor. Por lo tanto, un conocimiento profundo de este tipo de disturbios en la etapa de diseño de los sistemas de transmisión es fundamental.

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Transitorios electromagnéticos

La mayoría de los fenómenos transitorios son de naturaleza oscilatoria y por lo tanto pueden clasificarse por la frecuencia de sus oscilaciones o por la frecuencia equivalente de frente de tensiones pulsadas, como se muestra en la Tabla I.

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La mayoría de los fenómenos transitorios son de naturaleza oscilatoria y por lo tanto pueden clasificarse por la frecuencia de sus oscilaciones

Tabla 1. Clasificación de sobretensiones transitorias por rangos de frecuencias

Grupo Rango de

Frecuencias

Periodo de

Duración

Característica del

fenómeno Tipo de Transitorio

I 0.1 Hz – 3 kHz

Varios milisegundos a

varios segundos

Oscilaciones de baja frecuencia

(comúnmente frentes de onda con

pendientes iguales a la frecuencia del

sistema)

Temporales: Energización de

transformadores, ferroresonancia, efecto

ferranti, rechazo de carga

II 50/60 Hz – 20

kHz

Pocos milisegundos

Frente de onda lento (del orden de fracciones de

microsegundos)

Maniobra: Energización de líneas, inicio y

liberación de fallas, recierre de línea

III 10 kHz – 3

MHz

Del orden de decenas de

microsegundos

Frente de onda rápido (del orden de 1 a 10

microsegundos)

Descarga Atmosférica, fallas en subestaciones

IV 100 kHz – 50

MHz

Del orden de nanosegundos a microsegundos

Frente de onda muy rápido

(nanosegundos)

Maniobras y fallas en Subestaciones Aisladas en Gas (GIS), tensiones

PWM

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Sobretensiones Típicas

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Características Tensión-Tiempo de las sobretensiones y su relación con el sistema de aislamiento

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