Comportamiento Transitorio De Redes
Páginas: 7 (1514 palabras)
Publicado: 23 de agosto de 2011
COMPORTAMIENTO TRANSITORIO DE REDES
DE TIERRA
Programa de Graduados e Investigación en Ingeniería Eléctrica
Resumen – En este artículo se presenta una metodología para analizar el comportamiento transitorio de redes de tierra, el cual se basa en considerar los diferentes segmentos de la red como elementos de líneas de transmisión multiconductoras. Con base a lo anterior se aplica análisismodal y de Fourier para obtener su comportamiento transitorio. El modelo se aplica tanto a un conductor horizontal como a mallas con diferentes números de cuadrículas. También se incluye un estudio sobre el cálculo del voltaje transitorio para varios tipos de mallas y del efecto de la localización de la fuente excitación.
Indice de Términos: Redes de tierra, comportamiento transitorio de redesde tierra, transitorios electromagnéticos.
1. INTRODUCCION
Los fenómenos transitorios presentes en las líneas de transmisión y equipos eléctricos se originan principalmente por operaciones de maniobra, fallas o bien por descargas atmosféricas. Dependiendo de su tiempo de duración y magnitud, así serán los daños ocasionados al sistema y a los equipos conectados al mismo. Con el fin deevitar el menor daño posible es conveniente que el sistema se encuentre aterrizado. En general, se dice que un sistema eléctrico está aterrizado si este se encuentra conectado a una estructura metálica enterrada en la tierra. A dicha estructura metálica se le conoce como sistema de tierra y su función principal es la de proporcionar un camino de baja impedancia a la corriente eléctrica para que estase disipe al interior del suelo.
Existen varias razones que justifican el aterrizar un sistema eléctrico. Entre ellas pueden mencionarse las siguientes: 1) asegurar una correcta operación eléctrica 2) proveer seguridad durante la operación normal y bajo condiciones de falla. 3) estabilizar el voltaje durante una condición transitoria, reduciendo la posibilidad de un sobre voltajetransitorio 4) disipar descargas eléctrica a tierra [1,2]. El otro objetivo de la red de tierras es proporcionar una referencia común de voltaje, para los equipos eléctricos y/o electrónicos conectados a la misma.
El estudio del comportamiento de redes de tierra a baja frecuencia (60 Hz) es un tópico bastante desarrollado [3,4,5]. Sin embargo, existen pocos modelos y estudios orientados a analizar elcomportamiento de las redes de tierra a alta frecuencia, durante condiciones transitorias de operación. Este vacío se hace más preocupante cuanto más equipo eléctrico con fenómenos de alta frecuencia durante su operación se conecta a la red; por ejemplo, desconectadores, interruptores, subestaciones aisladas de gas (GIS), etc. La presencia de fenómenos transitorios en el sistema, tanto internos comoexternos, requiere de un conocimiento del comportamiento de la red de tierras durante este tipo de fenómenos. Esto permitirá tomar medidas para reducir los índices de falla tanto de los equipos eléctricos conectados al sistema como de los equipos electrónicos sensibles asociados a los mismos (sensores, medidores, indicadores, etc).
En este artículo, se presenta un modelo para analizar elcomportamiento transitorio de redes de tierra. El modelo se basa en considerar la red de tierras como líneas de transmisión multiconductoras. El modelo permite calcular el voltaje transitorio en cualquier punto de la red cuando se aplican pulsos de corriente o voltaje de alta frecuencia. Esto permite calcular los esfuerzos eléctricos a los que se someten los equipos eléctricos conectados a la reddurante fenómenos transitorios presentes en cualquier parte de la misma.
2. MODELADO DE SEGMENTOS
La metodología propuesta parte de considerar cada segmento de la red como un elemento de una línea de transmisión multiconductora. Así, las características de propagación de las líneas de transmisión multiconductoras en el dominio de la frecuencia se describen por medio de las ecuaciones [5, 6]:...
DE TIERRA
Programa de Graduados e Investigación en Ingeniería Eléctrica
Resumen – En este artículo se presenta una metodología para analizar el comportamiento transitorio de redes de tierra, el cual se basa en considerar los diferentes segmentos de la red como elementos de líneas de transmisión multiconductoras. Con base a lo anterior se aplica análisismodal y de Fourier para obtener su comportamiento transitorio. El modelo se aplica tanto a un conductor horizontal como a mallas con diferentes números de cuadrículas. También se incluye un estudio sobre el cálculo del voltaje transitorio para varios tipos de mallas y del efecto de la localización de la fuente excitación.
Indice de Términos: Redes de tierra, comportamiento transitorio de redesde tierra, transitorios electromagnéticos.
1. INTRODUCCION
Los fenómenos transitorios presentes en las líneas de transmisión y equipos eléctricos se originan principalmente por operaciones de maniobra, fallas o bien por descargas atmosféricas. Dependiendo de su tiempo de duración y magnitud, así serán los daños ocasionados al sistema y a los equipos conectados al mismo. Con el fin deevitar el menor daño posible es conveniente que el sistema se encuentre aterrizado. En general, se dice que un sistema eléctrico está aterrizado si este se encuentra conectado a una estructura metálica enterrada en la tierra. A dicha estructura metálica se le conoce como sistema de tierra y su función principal es la de proporcionar un camino de baja impedancia a la corriente eléctrica para que estase disipe al interior del suelo.
Existen varias razones que justifican el aterrizar un sistema eléctrico. Entre ellas pueden mencionarse las siguientes: 1) asegurar una correcta operación eléctrica 2) proveer seguridad durante la operación normal y bajo condiciones de falla. 3) estabilizar el voltaje durante una condición transitoria, reduciendo la posibilidad de un sobre voltajetransitorio 4) disipar descargas eléctrica a tierra [1,2]. El otro objetivo de la red de tierras es proporcionar una referencia común de voltaje, para los equipos eléctricos y/o electrónicos conectados a la misma.
El estudio del comportamiento de redes de tierra a baja frecuencia (60 Hz) es un tópico bastante desarrollado [3,4,5]. Sin embargo, existen pocos modelos y estudios orientados a analizar elcomportamiento de las redes de tierra a alta frecuencia, durante condiciones transitorias de operación. Este vacío se hace más preocupante cuanto más equipo eléctrico con fenómenos de alta frecuencia durante su operación se conecta a la red; por ejemplo, desconectadores, interruptores, subestaciones aisladas de gas (GIS), etc. La presencia de fenómenos transitorios en el sistema, tanto internos comoexternos, requiere de un conocimiento del comportamiento de la red de tierras durante este tipo de fenómenos. Esto permitirá tomar medidas para reducir los índices de falla tanto de los equipos eléctricos conectados al sistema como de los equipos electrónicos sensibles asociados a los mismos (sensores, medidores, indicadores, etc).
En este artículo, se presenta un modelo para analizar elcomportamiento transitorio de redes de tierra. El modelo se basa en considerar la red de tierras como líneas de transmisión multiconductoras. El modelo permite calcular el voltaje transitorio en cualquier punto de la red cuando se aplican pulsos de corriente o voltaje de alta frecuencia. Esto permite calcular los esfuerzos eléctricos a los que se someten los equipos eléctricos conectados a la reddurante fenómenos transitorios presentes en cualquier parte de la misma.
2. MODELADO DE SEGMENTOS
La metodología propuesta parte de considerar cada segmento de la red como un elemento de una línea de transmisión multiconductora. Así, las características de propagación de las líneas de transmisión multiconductoras en el dominio de la frecuencia se describen por medio de las ecuaciones [5, 6]:...
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