Modulo7 UNAL

92

10

CONCEPTOS BÁSICOS DE SOBREVOLTAJE OCASIONADOS POR
MANIOBRAS DETERMINÍSTICAS Y ESTADÍSTICAS EN LÍNEAS DE
ALTA TENSIÓN

El objetivo es la caracterización determinística y estadística de los sobrevoltajes de
tipo interno ocasionados por maniobra en líneas de alta tensión.
10.1 Datos del sistema
La configuración de torre corresponde a una línea típica de nivel de tensión de 500
kV, la cual esde circuito sencillo, configuración horizontal con conductores de fase
en haz y dos cables de guarda, tal como se muestra en la figura 10.1. Los cables
de guarda están aterrizados en cada estructura.
25 m

46 cm

12.5 m
43 m

33 m

Figura 10.1 Estructura típica de 500 kV

Universidad Nacional de Colombia

Leonardo Cardona Correa

93

Conductor

Rdc = 0.08912 /km (a 75°C)
Diámetro = 25.17 mmSuponer conductor macizo

C. de G.

Rdc = 1.844 /km (A 20°C)
Diámetro = 9.78 mm
Conductor macizo

Longitud = 206 km
Resistividad del terreno = 200 .m
10.2 Simulaciones y análisis de resultados
 Energizar la línea en forma monopolar con una fuente ideal de voltaje trifásica,
para identificar la frecuencia de oscilación de los sobrevoltajes. Considerar un
valor de la fuente de 1.05 Vn. El modelo autilizar para la línea es el de onda
viajera para línea transpuesta (Modelo de Clark). El programa Atpdraw lo
identifica como el modelo Bergeron. La frecuencia del modelo se debe ajustar
después de realizar la simulación al observar la verdadera frecuencia de
oscilación. Una expresión aproximada para determinar la frecuencia (Freq.
init) que se debe dar al modelo Bergerón es:
f 

1
4

Donde  esel tiempo de viaje de la onda viajera. Investigar por qué la
frecuencia de oscilación se puede determinar con la anterior expresión.
Expresando  en función de la longitud de línea y velocidad de propagación:
v
3  10 5
f 

 364 Hz
4d 4  206

Donde v se puede asumir como la velocidad de la luz como primera
aproximación. Verificar la frecuencia real la oscilación del voltaje al final de la
faseenergizada, ya que la velocidad de la onda es un poco más lenta que la
velocidad de la luz.
Universidad Nacional de Colombia

Leonardo Cardona Correa

94
A
V

V

Pha=-90

B

LCC

C

206. km

V

Figura 10.2. Esquema en Atpdraw para cierre monopolar
 Variando el tiempo de cierre del interruptor de la fase A y con cierre
monopolar, determinar el tiempo de cierre donde aparece el mayor
sobrevoltajeal final de la línea. Asignar un ángulo de -90° a la fase A, para
energizar con una fuente senoidal.
 Considerar cierre tripolar instantáneo de los tres polos. Determinar el tiempo
de cierre para el cual se genera el mayor sobrevoltaje, observando el voltaje
más alto en cualquiera de las tres fases. Comparar este sobrevoltaje máximo
con respecto al del ítem anterior y determinar la razón por lacual es mayor o
menor.
V

V

LCC

V

Pha=-90

Figura 10.3 Esquema en Atpdraw para cierre tripolar
La figura 10.4 corresponde al resultado de un cierre tripolar en un tiempo de
4.17 ms. Es importante considerar un tiempo razonable para simulación. Un
tiempo de 50 ms se considera razonable para observar perfectamente el
máximo sobrevoltaje.

Universidad Nacional de Colombia

Leonardo Cardona Correa95

Figura 10.4 Voltajes al final de la línea para cierre tripolar
 Variar los tiempos de cierre de los interruptores entre 0 y 16 ms, con pasos de
2 ms. Empezar en la combinación t=0, t=0, t=0 y así establecer todas las
combinaciones ((0,0,0),(2,0,0),(4,0,0)….(16,16,16)). Como el número de
combinaciones es muy grande (93=729), se deben realizar algunas
combinaciones que considere deimportancia de acuerdo con su criterio. Para
estos casos se debe encontrar la peor situación de sobretensión. Se
recomienda un tiempo de simulación de 60 ms y un delta de tiempo de 100
µs.

Figura 10.5. Atp Settings

Universidad Nacional de Colombia

Leonardo Cardona Correa

96

 Utilizando el suiche “Sistemático” realizar de manera automática y completa la
anterior simulación. Se recomiendan los mismos...