Diseño De Mallas De Tierra

Diseño y simulación de una red de tierras para una subestación tipo GIS
H. Gastón, Member IEEE1, V. Venegas, Member IEEE y E. Melgoza, Member IEEE
Resumen—Se diseña una red de tierra capaz de disminuir la sobretensión transitoria ultra rápida (VFTO) originada durante operaciones de maniobra en una subestación aislada en gas (GIS). La metodología toma como referencia el Std. 80-2000 del IEEE eincorpora modelos detallados de la subestación tipo GIS y la red de tierras. Mediante un proceso iterativo se incorporan nuevos elementos a la red de tierras lográndose disminuir el VFTO en diversos puntos de la subestación. Lo anterior permite mejorar los niveles de seguridad al personal y equipos de la subestación. Palabras clave—Subestaciones aisladas en gas, red de tierras, sobretensióntransitoria.
I.

“Alternative Transient Program” (ATP), con el cual se evalúa el comportamiento de la magnitud del VFTO. La malla de la red de tierras se modela en ATP y esta compuesta por conductancias y secciones de líneas de transmisión con sus respectivos tiempos de propagación. La reducción del VFTO se logra mediante la inclusión de elementos adicionales en la red de tierras, hasta obtenervalores aceptables de sobretensión transitoria de paso y de contacto.
II. MODELADO DE UNA SUBESTACIÓN EN SF6 PARA EL CÁLCULO DEL VFTO

INTRODUCCIÓN

n la actualidad, existen subestaciones aisladas en gas (GIS) de Hexafluoruro de Azufre (SF6) para sistemas de mediana, alta y extra alta tensión. Entre sus principales características pueden mencionarse su alta eficiencia, un mantenimiento mínimo,tamaño reducido y flexibilidad para expansiones futuras. Adicionalmente, el área de la subestación GIS es típicamente 10-15% del equivalente de una instalación aérea convencional. En nuestro país las subestaciones en SF6 se encuentran a niveles de tensión de 400, 230, 115 y 69 kV. Normalmente, las subestaciones en SF6 vienen a sustituir a las obsoletas subestaciones aéreas, aunque también nuevassubestaciones se instalan ya en SF6 por las razones mencionadas anteriormente. Las subestaciones tipo GIS se conectan en puntos ya establecidos por su diseño a la red de tierras de la subestación. El propósito de la red de tierras es proveer un camino de baja impedancia entre el neutro del sistema y la referencia de tierra. En ocasiones, las subestaciones no cuentan con redes de tierra apropiadas a ladinámica transitoria presente en el GIS durante operaciones de maniobra. En este sentido es importante evaluar el impacto de la red de tierras en la propagación de fenómenos transitorios, particularmente durante la presencia del VFTO. En el presente trabajo se muestra una metodología para el diseño de una red de tierras capaz de disminuir la magnitud del VFTO originado por maniobras en unasubestación tipo GIS. Para ello se utiliza el modelo monofásico de un GIS en el
1 G. Hernández es profesor a tiempo completo en la división de estudios de postgrado e investigación del Instituto Tecnológico de Cd Madero; Cd. Madero, Tamaulipas, México (correo e.: ghmtz@yahoo.com). V. Venegas y E. Melgoza son profesores a tiempo completo en el programa de graduados e investigación del InstitutoTecnológico de Morelia; Morelia, Michoacán, México. (correo e.: vvenegasr@yahoo.com.mx).

E

Para realizar el diseño de la red de tierra primeramente se modela el fenómeno transitorio en la subestación tipo GIS a fin de obtener las características propagación del VFTO. En este caso se utiliza el modelo monofásico de un GIS a 765 kV descrito en la referencia [25] sólidamente puesto a tierra a unaresistividad equivalente. En las Figuras 1 y 2 se presentan algunos aspectos constructivos del GIS. Por otro lado, en la Figura 3 se presenta su modelo en ATP utilizando capacitancias, resistencias y líneas de transmisión monofásicas a fin de representar las diferentes secciones del GIS. Se tomó en consideración una resistividad del terreno de 100 ·m. La prueba se realiza a baja tensión, por lo que la...