11/12/2014
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CURSO: Transitorios Electromagnéticos
CURSO: Transitorios Electromagnéticos
PROFESOR: Leonidas Sayas Poma, Phd ©, MBA, MRS, Msc. Ing. [email protected]
Celular: 996963438 / RPM: #485075
MAESTRÍA EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE DISTRIBUCIÓN
Calendario
Clases semanales: MES DE DICIEMBRE; 06 y 07 , 13y 14, 20 y 21. MES DE ENERO 2015; 03 y 04.
Sábados de 8:30 a 12:00 y 14:00 a 18:00 horasDomingos de 08:00 a 12 horas.
Receso cada 2 horas.
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Objetivos
Identificar condiciones anormales en el SD
Conocer el origen de los fenómenos transitorios electromagnéticos y plantear soluciones.
Principios básicos de modelamiento de estos fenómenos.
Seleccionar equipos de proteccióncontra sobretensiones transitorias
Adquirir criterios para coordinar el aislamiento en sistemas de distribución
Evaluar las características de diversos dispositivos de protección del aislamiento
Aplicar software especializado para evaluar transitorio electromagnéticos.
Temario
1. Introducción2. Conceptos de transitorios
electromagnéticos .3. Perturbaciones eléctricas -Armónicos 4. Sistemas de aterramiento eléctrico.5. Sobretensiones temporales.6. Primer examen7. Sobretensiones de maniobra8. Sobretensiones atmosféricas9. Protección contra sobretensiones.10. Tensión de restablecimiento del sistema11. Coordinación del aislamiento12. Segundo examen.
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L.Sayas P.
Bibliografía
1. Transientets in Electricalsystems J.C. Das
2. Electrical Transients inPower Systems AllanGreenwood.
3. Electric Power Quality S.Sengupta
4. Transient Analysis ofElectrica Power CircuitHandbook A. Shenkman
5. Power Systems HarmonicsJ. Arriaga, 2da ed.
Normas de referencia
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L.Sayas P.
Metodología del curso
1. Expositiva y participativa
2. 4 practicas calificadas/Trabajosindividuales/control de lectura.
3. Trabajo grupal, proyecto decoordinación del aislamiento de unsistema eléctrico de distribución.(presentación, exposición).
4. 02 exámenes ( parcial y final)
5. NF=0.2*PPC+0.5*PEX+0.3*(PP+EP)/2
6. Nota mínima aprobatoria 14( sistemavigesimal).
L.Sayas P.
Introducción
1. Generalidades
2. El sistema de distribución
3. Tipos de sobretensiones
4. Software de simulación
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L.Sayas P.
1. El sistema de distribución
L.Sayas P.
A pesar que los sistemas eléctricos operan en régimenpermanente la mayor parte del tiempo, estos deben serdiseñados para soportar las peores condiciones a quepueden ser sometidos.
Estas condiciones anormales extremas son normalmenteproducidas durante situaciones transitorias del sistema.Por lo tanto, un proyecto de sistema eléctrico esdeterminado más por las condiciones transitorias que porsu comportamiento en régimen permanente.
1. Generalidades
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Introducción
• Transitórios electromagnéticos sonprovocados por variaciones súbitas de tensión o de corriente
– Descargas atmosféricas
– Fallas de aislamiento
– Operación de interruptores
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Introducción
Introducción
• ¿Cual es lá diferencia entre transitório electromecanico y electromagnetico?
Electromagnético: Cuando es necesario analizar lainteracción entre los elementos de almacenamiento de energíaelectromagnética (L,C).
Electromecánico: Cuando es necesario analizar la interacciónentre la energía almacenada en los sistemas mecánicos de lasmaquinas rotativas y la energía almacenada en elementospuramente eléctricos
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OSCILACIONES DE POTENCIA : En Línea de Interconexión Mantaro- SocabayaFalla en L-2004 y Desconexión de la S.E. Chavarría
DIFERENCIAR LOS EFECTOS DINÁMICOS
FALLA DEL 29 AGOSTO DEL 2001
L-2003
L-2004
AREASUR DEL
SEIN
AREA CENTRO – NORTEDEL SEIN
L-2010 L-2011L-246
L-244
L-245
S.E. CHAVARRIA S.E. SANTA ROSA
S.E. COTARUSE
DESCONEXIÓN TOTAL CON 380 MWPOR ACTUACION DEL RELÉ DIFERENCIAL DE BARRAS
FALLA MONOFÁSICAPOR CONTAMINACIÓN
OSCILACIONES DE POTENCIADE BAJA FRECUENCIA
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COLAPSO DE TENSIÓN: Ocurrido en Línea L-120 lado de S.E. Pargsha2 – Falla de Banco de Transformadores en la S.E.Oroya Nueva.
DIFERENCIAR LOS EFECTOS DINÁMICOS
L-251
220KV
L-121
S.E. HUANUCO
L-120
S.E. PARAGSHA 2
HUACHO
220KV
S.E. PARAMONGANUEVA
L-252
IN-2408
IN-2404
IN-4060IN-4064
IN-4078
IN-2344
IN-2198
S.E. TINGO MARIA30 MVAR
40MVA
L-255
C.T AGUAYTIA
S.E. ZAPALLAL
L-215
VIZCARRA
L-212
L-253
SVC
ANTAMINA
220 kV
L-213
SISTEMANORTE
CAHUA
SISTEMA CENTROSUR
IN-2224
IN-2388IN-2390
IN-2338
IN-2192IN-2194
IN-2320
IN-2196IN-2200
IN-2402 IN-2400
IN-2406
40 MVAR
IN-2346
IN-2340
IN-2342
IN-4068
IN-2346
IN-4062
220KV
SISTEMAELECTROANDES
138 KV
Inicio dela Falla
L-22478.8 MW
40 MW
FALLA DEL 14 OCTUBRE DEL 2001
COLAPSO DE TENSIÓN
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EFECTOS ARMÓNICOS:Efecto por la línea L-121 (Huánuco-Tingo María) de la conexión de la carga en Antamina
IDENTIFICAR LOS FENÓMENOS TRANSITÓRIOS
EFECTOS DE TENSIÓN DE RESTABLECIMIENTO:Efecto visto en la S.E. Huayucachi, celda de la línea L-221 (Zapallal-Huayucachi) durante la desconexión de la línea por descarga atmosférica.
IDENTIFICAR LOS FENÓMENOS TRANSITÓRIOS
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L.Sayas P.
If = 8,095 A I = 6,633 A I = 1,461 A
I = 0,268 A
I = 0,132 A I = 1,020 A I = 0,292 A I = 0,677 A
I = 1,798 A I = 2,446 A I = 0,952 A I = 0,965 A
If = 7,96122 A
SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
AL - 03ALIM - 02AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
I = 0,972 A
I = 1,518 A
I = 0,382 AI = 1,454 A I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 A
If = 8,917 AI = 4,524 A
I = 0,183 A I = 1,226 AI = 0,658 AI = 0,649 A
I = 1,668 A
I = 0,090 A I = 0,696 A I = 0,199 A I = 0,461 A
I = 4,393 A
I = 0,260 A I = 0,992 AI = 0,663A
I = 2,097A
I = 1,021 A
I = 0,458 A I = 0,184 A
I = 0,389 A I = 0,332 A
If = 25,765 A(Rf = 0) I = 2,590 A I = 5,475 A I = 1,731 A
I = 1,196 A I = 2,66 A I = 0,480 A
I = 1,015 A I = 0,867 A
I = 0,496 A I = 3,326 A
I = 12,271 A
I = 1,761 A I = 1,786 A
I = 4,525 A
I = 0,244 A I = 1,886 A I = 0,541 A I = 1,252 A
I = 2,704 A
I = 15,968 A
If = 8,095 AIf = 8,095 A I = 6,633 A I = 1,461 A
I = 0,268 A
I = 0,132 A I = 1,020 A I = 0,292 A I = 0,677 A
I = 1,798 A I = 2,446 A I = 0,952 A I = 0,965 A
I = 6,633 A I = 1,461 A
I = 0,268 AI = 0,268 A
I = 0,132 AI = 0,132 A I = 1,020 AI = 1,020 A I = 0,292 AI = 0,292 A I = 0,677 AI = 0,677 A
I = 1,798 AI = 1,798 A I = 2,446 AI = 2,446 A I = 0,952 AI = 0,952 A I = 0,965 AI = 0,965 A
If = 7,96122 AIf = 7,96122 A
SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
AL - 03ALIM - 02AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
SED 03SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
AL - 03ALIM - 02AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
AL - 03ALIM - 02AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
ALIM - 02AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
I = 0,972 A
I = 1,518 A
I = 0,382 AI = 1,454 A I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 A
I = 0,972 AI = 0,972 A
I = 1,518 A
I = 0,382 AI = 1,454 A I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 AI = 1,518 A
I = 0,382 AI = 1,454 A I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 AI = 1,518 A
I = 0,382 AI = 0,382 AI = 1,454 AI = 1,454 A I = 3,075 AI = 3,075 A
I = 1,497 AI = 1,497 AI = 0,671 AI = 0,671 A I = 0,269 AI = 0,269 A
I = 0,570 AI = 0,570 A I = 0,570 AI = 0,570 A
I = 6,442 AI = 6,442 A
If = 8,917 AIf = 8,917 AI = 4,524 A
I = 0,183 A I = 1,226 AI = 0,658 AI = 0,649 A
I = 1,668 A
I = 0,090 A I = 0,696 A I = 0,199 A I = 0,461 A
I = 4,393 A
I = 0,260 A I = 0,992 AI = 0,663A
I = 2,097A
I = 1,021 A
I = 0,458 A I = 0,184 A
I = 0,389 A I = 0,332 A
I = 4,524 AI = 4,524 A
I = 0,183 AI = 0,183 A I = 1,226 AI = 1,226 AI = 0,658 AI = 0,658 AI = 0,649 AI = 0,649 A
I = 1,668 AI = 1,668 A
I = 0,090 AI = 0,090 A I = 0,696 AI = 0,696 A I = 0,199 AI = 0,199 A I = 0,461 AI = 0,461 A
I = 4,393 AI = 4,393 A
I = 0,260 AI = 0,260 A I = 0,992 AI = 0,992 AI = 0,663AI = 0,663A
I = 2,097AI = 2,097A
I = 1,021 AI = 1,021 A
I = 0,458 AI = 0,458 A I = 0,184 AI = 0,184 A
I = 0,389 AI = 0,389 A I = 0,332 AI = 0,332 A
If = 25,765 A(Rf = 0)
If = 25,765 A(Rf = 0) I = 2,590 A I = 5,475 A I = 1,731 A
I = 1,196 A I = 2,66 A I = 0,480 A
I = 1,015 A I = 0,867 A
I = 0,496 A I = 3,326 A
I = 12,271 A
I = 1,761 A I = 1,786 A
I = 4,525 A
I = 0,244 A I = 1,886 A I = 0,541 A I = 1,252 A
I = 2,704 A
I = 15,968 A
I = 2,590 AI = 2,590 A I = 5,475 AI = 5,475 A I = 1,731 AI = 1,731 A
I = 1,196 AI = 1,196 A I = 2,66 AI = 2,66 A I = 0,480 AI = 0,480 A
I = 1,015 AI = 1,015 A I = 0,867 AI = 0,867 A
I = 0,496 AI = 0,496 A I = 3,326 AI = 3,326 A
I = 12,271 AI = 12,271 A
I = 1,761 AI = 1,761 A I = 1,786 AI = 1,786 A
I = 4,525 AI = 4,525 A
I = 0,244 AI = 0,244 A I = 1,886 AI = 1,886 A I = 0,541 AI = 0,541 A I = 1,252 AI = 1,252 A
I = 2,704 A
I = 15,968 A
Falla monofasica a tierra en sistema de distribución
L.Sayas P.
Oscilograma corrientes ante falla monofasica
TENSION FASE A TIERRA 10 kV
CORRIENTE DE LINEA
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Introducción
• Por qué estudiar los transitorios?
– Características eléctricas de los equipos
– Estudios pre-operativos
– Especificación de equipos de control de transitorios
– Análisis de causas de perturbaciones
– Definición de restricciones operativas
– Verificar comportamiento de equipos
- Las implicancias económicas y ambientales que restringen lasnuevas construcciones del Sector Eléctrico obligan a un máximoaprovechamiento de las instalaciones existentes, por lo quepueden dar origen a problemas transitórios.
- El crecimiento de la demanda exige redes mas complejas y por lotanto se requiere mayor confiablidad y seguridad del servicio,estos al no planificarce adecuadamente originan laparición defenómenos dinámicos y transitórios que afectan la operación,deteriorando el aislamiento de los euipos del SEP.
- Por ello, el previo conocimiento y dominio de los fenómenostransitórios, nos ayudarán a prevenir y dar solución a los mismos.
Por qué estudiar los transitorios?
Introducción
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• TransitoriosSobretensiones
Sobrecorrientes
Formas de onda anormales
Introducción
TransitóriasAltas frecuencias y
rápidamente amortiguadas
TemporáriasA frecuencia fundamental ó múltiplos y un poco
Amortiguadas.
SostenidasA frecuencia fundamental ó múltiplos y no son amortiguadas
SOBRECORRIENTES
TRANSITÓRIOS
SOBRETENSIONES
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• SOBRETENSIONESSúbitos incrementos de tensión a altas frecuencias ófrecuencia industrial originados por impactos en elsistema.
• SOBRECORRIENTESGran crecimiento de corriente que resulta de fallas enel sistema y que ayuda a la determinación de losesfuerzos mecánicos y térmicos dentro de un equipo.
• ONDAS ANORMALESDistorsiones que aparecen en el sistema duranteciertas condiciones operativas.
Definiciones
• Tipos: basado en el grado de amortiguamiento y el tiempo de duración.
Sobretensiones temporales
Sobretensiones de maniobra
Sobretensiones por descargas atmosféricas
Introducción
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6
5
4
3
2
1
0
10 1010 10 10 10-6 -4 -2 0 2 4
t(s)
V(pu)
Sobretensiones temporarias
Sobretensiones de origen atmosférico
Sobretensiones de maniobra
Umáx=1.0 pu
Introducción
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Sobretensiones Temporales
• Caracterización básica• amplitud inferior a 1.5 pu
• oscilaciones a frecuencia industrial
• duración de decenas de milisegundos
• Exemplos• Fallas
• Rechazo de Carga
• Resonancia y Ferro-resonancia
• Efecto Ferranti
Sobretensiones de Maniobra
• Caracterización básica– IEC ===> 250 x 2500 µs
– ANSI ===> 250 + 50 µs x 2500 + 1500 µs
– Amplitude hasta 4.0 pu
• Exemplos• Energización y recierre de líneas
• Maniobras de capacitores y reactores
• Energización de transformadores
• Tensión de restablecimiento de interruptores
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Sobretensiones de origen atmosférico
• Caracterización básicaANSI/IEC ===> 1.2 x 50 µs
• Exemplos• Descarga directa en conductores
• Descargas inversa
En torres
En cables de guardia
• Descargas próximas a líneas
1.- EMTP(CANADA) - HERMAN DOMMEL
2.- ATP(U.S.A.)
3.- MICROTRANS(ITALIANO)
4.- PSCAD(CANADA)
4.- Power Factory DigSILENT(ALEMANIA)
Software para simulaciones
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