Altas Tensiones

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

ACADEMIA DE POTENCIA TECNICAS DE LAS ALTAS TENSIONES I

PROF. CARLOS RAMIREZ PACHECO

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RESUMEN DE TEMAS DE LA UNIDAD 1

1.1. Velocidad de propagación de las ondas en el aire y otros medios.

1.2. Atenuación y distorsión de ondas viajeras.

1.3. Concepto de impedancia característica y factores dereflexión y refracción.

1.4. El diagrama de celosía (Lattice) y el perfil de voltajes.

1.5. El método de Bergerón para determinar las sobretensiones.

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1.1. Velocidad de propagación de las ondas en el aire y otros medios. Una línea de transmisión se puede considerar hecha de varios elementos, entre los cuales podemos mencionar, capacitores, resistencias e inductores. Sin embargo sidespreciamos la resistencia, la línea de transmisión se puede representar por varios elementos distribuidos a lo largo de esta (modelo distribuido), tal como se muestra en la siguiente figura:

Si se aplica un voltaje, el primer capacitor se cargará inmediatamente al valor del voltaje aplicado, sin embargo, debido al primer inductor conectado en serie, el segundo capacitor sufre un retardo paracargarse, similarmente el capacitor tres se retarda su carga aun más debido al segundo inductor. Si la tensión aplicada es una onda transitoria, es decir comienza en cero alcanza un máximo y retorna de nuevo a cero, entonces se observará el mismo efecto en los capacitores intermedios, creando así una onda que viaja desde el inicio al final en un tiempo t.

Analogía

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Como analogía (verfigura 2) se muestra una cuerda la cual es atada a un objeto sólido y sostenida al otro extremo, si se agita la cuerda con fuerza se observa que se origina con esta acción una onda que recorre la longitud de la cuerda en un determinado tiempo sin variar considerablemente su forma, la fuerza con la que se hala la cuerda representa la tensión aplicada. En este caso la velocidad de propagación depende delas características de la cuerda y la fuerza de aplicación, si la onda es generada en un cuerpo de agua, entonces su velocidad dependerá de las características del agua (densidad, cantidad etc) así la velocidad de propagación de una onda dependerá de las características del medio de propagación, una onda que se desplaza en el aire y la cual es generada por una fuerza electromagnética viajará a unavelocidad que depende de las características del aire, si el medio es un conductor la velocidad será similar a la de la luz (3x106 m/s). 1.2. Atenuación y distorsión de ondas viajeras. Las ondas viajeras de sobretensión por rayo o por maniobra de interruptores se desplazan sobre los conductores y llegan a los equipos en las subestaciones eléctricas o bien cambian de medio dieléctrico en sudesplazamiento. Por ejemplo, al pasar de línea aérea a cable subterráneo o al terminar una línea en un banco de transformación o en un banco de capacitores, etc.

Línea aérea Línea aérea Cable

Línea aérea Punto de transición Banco de capacitores

Punto de transición Reactor

Punto de inserción

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En cada medio se tiene una impedancia característica distinta, de manera que cuando una ondaviajera pasa de un medio a otro con diferente impedancia, una parte de la onda pasa al otro medio y otra se refleja. En el punto de transición la energía de la onda incidente debe ser igual a la suma de las energías de las ondas reflejada y transmitida.

Punto de transición

VI

VT

VR

II IR IT

z1 > z2

z1 > z2

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VI(t) = onda incidente VR(t) = onda reflejada VT(t) = ondatransmitida II(t) = onda incidente IR(t) = onda reflejada IT(t) = onda transmitida Las ondas se desplazan en el aire (conductores en aire) a una velocidad de 300 m/µseg, de manera que las distancias se recorren en tiempos de microsegundos y esto da lugar a un fenómeno de reflexiones sucesivas que produce efectos acumulativos de tensión en los puntos de transición. Esto hace que se presenten mayores...