Ferroresonancia en sistemas aislados

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Ferrorresonancia en Sistemas Aislados
 Resumen—El presente artículo, explica la manera como se producen los fenómenos de ferrorresonancia en sistemas aislados. Además, se presenta un análisis del fenómeno, y se estudian las causas, consecuencias, y los métodos de mitigación de la ferrorresonancia en sistemas aislados. Palabras claves—Ferrorresonancia, Sistemas Aislados.

fenómenodiferente al que se pueda realizar en el caso de resonancia circuital simple.

II. FERRORRESONANCIA EN SISTEMAS AISLADOS En sistemas de potencia, las inductancias saturables están presentes típicamente en los transformadores. En un transformador, la inductancia saturable se representa mediante la rama de magnetización . Mientras menor sea la carga eléctrica, la rama de magnetización se vuelvepredominante, y con ella, el efecto de la inductancia saturable en el sistema. Como la ferrorresonancia solo ocurre en presencia de inductancias saturables, la aparición del fenómeno dependerá de que el transformador no tenga carga, o esta sea despreciable. En la figura 1, se representan dos sistemas aislados equilibrados en operación normal, en los cuales se supuso carga despreciable en el secundario deltransformador, por lo cual, el modelo del primario del transformador se simplificó al equivalente de rama de magnetización .

I.

INTRODUCCIÓN

L

os sistemas eléctricos de potencia, desde el punto de vista de su conexión con respecto a tierra, pueden clasificarse en sistemas aislados o sistemas aterrizados. [1] Los sistemas aislados no tienen una conexión intencional a tierra. La conexióna tierra en sistemas aislados se hace a través de caminos de alta impedancia, como son las capacitancias distribuidas de los cables y líneas aéreas, y a través de las impedancias de los pararrayos. La principal ventaja de estos sistemas, es la mayor continuidad de servicio que se logra, ya que pueden seguir operando en presencia de una falla monofásica. Sin embargo, las bajísimas corrientes decortocircuito monofásico que presentan, hacen necesario disponer de protecciones muy sensibles, que puedan detectar la presencia de una falla monofásica del orden de miliamperios. El retorno de la corriente de falla monofásica en sistemas aislados, se produce a través de las capacitancias distribuidas de los cables y de las líneas, dando lugar a posibles ferrorresonancias. La resonancia circuital,se puede presentar en configuraciones serie de capacitancias e inductancias con núcleo de aire, que no cambian su valor de inductancia. En la medida en que las reactancias inductivas y capacitivas tiendan a ser iguales, los efectos capacitivos e inductivos se cancelan entre sí, ocasionando altas corrientes en el circuito LC serie. Esas grandes corrientes, provocan caídas de tensión en inductanciasy capacitancias que puede alcanzar valores de varias veces en por unidad la tensión de alimentación, produciendo daños irreparables en estos dispositivos. La ferrorresonancia al igual que el caso de resonancia circuital, se presenta entre capacitancias e inductancias en serie. Sin embargo, la ferrorresonancia es un fenómeno que solo ocurre cuando las inductancias son de núcleo ferromagnético osaturables, requiriendo de un análisis del

Figura 1. Representación de dos sistemas aislados equilibrados, ambos constituidos por una fuente en estrella aterrizada y primarios de transformadores en estrella y delta respectivamente con secundario en vacío.

La figura 1, muestra que en operación normal, las líneas de alimentación del transformador mantienen una capacitancia respecto a tierra. Sinembargo, como el sistema opera en condiciones normales, estas capacitancias no tienen un efecto predominante sobre el sistema, pues los caminos de corriente se establecen como bien lo muestra la figura 1. La falla por apertura de una o dos de las líneas de alimentación del transformador, es suficiente para que la capacitancia de las líneas quede en serie con la inductancia saturable del...