transitorios cap1

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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PROBLEMAS EN SIST. ELÉCTRICO INTERCONECTADO

DINÁMICOS TRANSITÓRIOS

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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


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


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


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


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


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 = 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 = 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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transitorios cap1

Technology