Sobrevoltajes

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Análisis en Sistemas Eléctricos

Evaluación de Sobre Voltajes en Sistemas Industriales
Juan Meza Hernández, Guillermo Espinoza M.

Resumen
El objetivo principal de este trabajo es determinar la diferencia que existe al evaluar la respuesta debida a los sobre voltajes que se desarrollan en un sistema aterrizado mediante una resistencia, un reactor o la conexión solidamente aterrizada yflotante de un transformador. Asimismo, plantear los criterios que deberían seguirse al seleccionar el tipo de aterrizamiento del neutro en los sistemas industriales.

I.

Introducción

Los sistemas aterrizados o la conexión de una fase o el conductor de neutro a tierra, es con el propósito de controlar el voltaje a tierra a un limite deseable. Esto también es propuesto para un flujo de corrienteque puede proporcionar una detección de una conexión no deseada entre los conductores del sistema y tierra, la cual puede instigar la operación automática de los dispositivos de protección o remota de las fuentes de voltaje. El control de voltaje a tierra limita el estrés en el aislamiento de los conductores, así como también permite la reducción de fuertes choques a personas que pueden tenercontacto con el conductor a línea viva.

La mayoría de los sistemas de aterrizamiento emplean algunos métodos para aterrizar el neutro del sistema en uno o más puntos. Estos métodos pueden ser divididos en dos categorías generales: o o Solidamente aterrizado. A través de una Impedancia.

La impedancia de aterrizamiento puede ser dividida en varias subcategorías: o o Con Reactancia Con ResistenciaTel +52 (55) 3095 0770

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Análisis en Sistemas Eléctricos

II.

Configuración del Sistema de Prueba

El sistema modelado esta compuesto básicamente por la acometida de la compañía suministradora en 115 kV, la cual proporciona una potencia de cortocircuito de fase a tierra de 632.60 MVA y una relación X/R de 16.31. La subestación está integradapor un transformador de 9.375 MVA (TR-1), el cual trabaja con un nivel de tensión del orden de 115 / 13.2 kV, con una impedancia 10 % y una conexión Delta – Estrella. En el lado secundario del transformador se tiene un cable de 1 km de longitud, calibre 500 AWG, un conductor por fase.

En la figura siguiente se muestra el diagrama del sistema a estudiar.

Acometida

Bus TR-1

TR-1Voltage Levels
Alim. a Tab Metal Clad

115. kV 13.2 kV 0.22 kV

Tablero Metal Clad

Figura No.1.

Diagrama Unifilar del Sistema de Prueba

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III.

Desarrollo

De acuerdo a la configuración del sistema, en condiciones normales este opera de forma balanceada tal como lo muestra el diagramavectorial siguiente.
DIgSILENT

9.00

8.00

B: 0.221 kA/59.20°

7.00

6.00

5.00 C: 7.620 kV/148.31° 4.00 A: 7.192 kV/28.28°

3.00

2.00

1.00

-13.0

-12.0

-11.0

-10.0

-9.00 -8.00 -7.00 A: 0.223 kA/-179.43°

-6.00

-5.00

-4.00

-3.00

-2.00

-1.00 -1.00

1.0

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.0

12.0-2.00

-3.00

-4.00

-5.00

-6.00

-7.00 C: 0.217 kA/-59.65° -8.00 B: 7.402 kV/-94.52° -9.00 TR-1 LV-Side Phase Current in kA Line-Neutral Voltage in kV 0.9000 kV/Tick 0.0250 kA/Tick

Resultados de Corriente y Voltaje Balanceado
Transformador conexión Delta - Estrella Neutro Flotante

Vectorial LV Neutro Flotante

Date: 5/25/2005 Annex: 2 /1

Figura No. 2. Diagrama VectorialDurante la Operación Nominal del Sistema1.

Como puede verse, el sistema trifásico opera conforme a lo esperado, los voltajes mantienen un defasamiento de 120 º entre ellas y su magnitud balanceada se mantiene dentro del margen de ± 5%. Lo mismo ocurre con las corrientes.

Para la realización de este trabajo se analizaron cuatro casos de aterrizamiento del neutro del transformador, con la...
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