Estudio de Sobretensiones de Maniobras en Linea Transmision El Furial (Documento)

7/25/2019 Estudio de Sobretensiones de Maniobras en Linea Transmision El Furial (Documento)

1/8

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ESTUDIO DE SOBRETENSIONES DE MANIOBRAS EN EL PROYECTO DE LNEADE TRASMISIN S/E EL FURRIAL - S/E CIGMA

Arnaldo Marcano Ezomar Uzctegui Pedro JimnezPDVSA

RESUMEN

El presente trabajo es una aplicacin de la metodologa recomendada por la IEC TR60071-4 [1] la cual escodificada en el PSCAD para el anlisis de las sobretensiones transitorias producidas por la maniobra deconexin de una lnea area de transmisin de Extra Alta Tensin. El objetivo fundamental es proponer unmodelo mediante la representacin de los componentes de una red aplicado al PSCAD para estudiar lassobretensiones transitorias que se originan al efectuar la energizacin de una lnea de transmisin, ascomo tambin, mostrar la tcnica aplicada para simular la operacin de cierre del interruptor, dado queesto es uno de los factores que determina la sobretensin resultante. Con este modelo se analizan algunastcnicas que se utilizan para la limitacin de las sobretensiones de maniobra tales como: uso de interruptorequipado con resistor de cierre y la ubicacin optima de pararrayos. La relevancia de este estudio radicaen que, segn [2], las maniobras de conexin y reenganche trifsico de una lnea de transmisin originansobretensiones transitorias que son de gran importancia en los sistemas EHV, dado que este tipo desobretensiones es uno de los factores que deben ser considerado en la determinacin del aislamiento delneas de transmisin de tensiones nominales superiores a 230 kV y. En general, este modelo puede seraplicado a cualquier estudio que involucre sobretensiones de maniobras (como energizacin decondensadores).

PALABRAS CLAVE

Maniobras, Energizacin, lneas, Simulaciones, PSCAD, Transitorios, Sobretensiones

Comit Nacional Venezolano

II CONGRESO VENEZOLANO DE REDES Y ENERGAELCTRICA

Junio 2009

B2-59


2/8

1

I. DESCIPCION DEL SISTEMA ESTUDIADO.

El proyecto de Sistema de Transmisin de Energa Elctrica S/E El Furrial-S/E CIGMA, se origin apartir del ao 2005 como una alternativa planteada por la gerencia TyD Elctrica de PDVSA (actualmenteServicios Elctricos Oriente) para conectar en 400 kV a la subestacin El Furrial ubicada en el municipioMaturn del Estado Monagas con una nueva subestacin, la cual ser ubicada en Guiria estado Sucre, en elmismo rea del CIGMA.

II. MODELO DEL CASO DE ESTUDIO.

El esquema elctrico del sistema tomado en cuenta para efectuar el estudio, y el modelado en PSCAD paraestudios de sobretensiones de maniobras, se muestran a continuacin en las figuras 1 y 2.

Fig. 1.Diagrama unifilar de la red tomada en cuenta para realizar el estudio.

(a)

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIG...

T

RL RL

palital-furrial1 palital-furrial1

palital-fur...

T


palital-fur...

T

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIG...

T

VMA

REA

VMB

REB

BKC1

0.00012 [uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

BKB1

0.00012 [uF]

0.

0002

[uF]

0.

0002

[uF]

BKC1

0.00012 [uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

1[ohm]

1.0[ohm]

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIG...

T

VMC

REC

BKC

BKB

BKA

VSA

VSB

VSC

VLA

VLB

VLC

VEA

VE1

VEB

VE2

VEC

VE3

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

A

B

C

R=0

C

B

A

CAGATRAP

BKAUXA

200.0 [ohm]

BKAUXB

200.0 [ohm]

BKAUXC

200.0 [ohm]

PARARRAYOSPARARRAYOS

LNEA DE TRANSMISIN S/E EL FURRIAL S/E CIGMA

CARGA ATRAPADA

S/E EL FURRIAL 400 KV S/E CIGMA 400 KV

INTERRUPTORES

S/E PALITAL 400 KV

LINEAS

PALITAL - FURRIAL 400 KV 1 Y 2

INTERRUPTORESABIERTOS

EQUIVQLENTE

EXTERNO

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIG...

T

RL RL


palital-fur...

T


palital-fur...

T

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIG...

T

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIG...

T

VMA

REA

VMB

REB

BKC1

0.00012 [uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

BKB1

0.00012 [uF]

0.

0002

[uF]

0.

0002

[uF]

BKC1

0.00012 [uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

1[ohm]

1.0[ohm]

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIG...

T

VMC

REC

BKC

BKB

BKA

VSA

VSB

VSC

VLA

VLB

VLC

VEA

VE1

VEB

VE2

VEC

VE3

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

0.0

002

[uF]

A

B

C

R=0

C

B

A

CAGATRAP

BKAUXA

200.0 [ohm]

BKAUXB

200.0 [ohm]

BKAUXC

200.0 [ohm]

PARARRAYOSPARARRAYOS


CARGA ATRAPADA

S/E EL FURRIAL 400 KV S/E CIGMA 400 KV

INTERRUPTORES

S/E PALITAL 400 KV

LINEAS

PALITAL - FURRIAL 400 KV 1 Y 2


EQUIVQLENTE

EXTERNO

(b)

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIG...T

VMA

REA

VMB

REB

BKC1

0.00012 [uF]0.0002

[uF]

0.0002

[uF]

BKB1

0.00012 [uF]0.00

02[uF

]

0.00

02[uF

]

BKC1

0.00012 [uF]0.000

2[uF]

0.000

2[uF]

1[ohm]

1.0

[ohm]

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIG...T

VMC

REC

BKC

BKB

BKA

VSA

VSB

VSC

VLA

VLB

VLC

VEA

VE1

VEB

VE2

VEC

VE3

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.0002

[uF]

0.0002

[uF]

0.0

002[uF]

0.0

002[uF]

0

.0

002[uF]

0

.0

002[uF]

A

B

C

R=0

C

B

A

CAGATRAP

BKAUXA

200.0 [ohm]

BKAUXB

200.0 [ohm]

BKAUXC

200.0 [ohm]

RLRL


S/E EL FURRIAL 400 KV

S/E CIGMA 400 KV

INTERRUPTORESCARGA ATRAPADA


PARARRAYOS PARARRAYOS

EQIVALENTEEXTERNO

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIGMA2

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIGMA1

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIGMA3

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIGMA5

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIGMA4

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIGMA6

1

Furrial_CIG...T

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIGMA7

1

Furrial_CIG...T

VMA

REA

VMB

REB

BKC1

0.00012 [uF]0.0002

[uF]

0.0002

[uF]

BKB1

0.00012 [uF]0.00

02[uF

]

0.00

02[uF

]

BKC1

0.00012 [uF]0.000

2[uF]

0.000

2[uF]

1[ohm]

1.0

[ohm]

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIGMA8

1

Furrial_CIG...T

VMC

REC

BKC

BKB

BKA

VSA

VSB

VSC

VLA

VLB

VLC

VEA

VE1

VEB

VE2

VEC

VE3

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.00012 [uF]

0.0002

[uF]

0.0002

[uF]

0.0

002[uF]

0.0

002[uF]

0

.0

002[uF]

0

.0

002[uF]

A

B

C

R=0

C

B

A

CAGATRAP

BKAUXA

200.0 [ohm]

BKAUXB

200.0 [ohm]

BKAUXC

200.0 [ohm]

RLRL


S/E EL FURRIAL 400 KV

S/E CIGMA 400 KV

INTERRUPTORESCARGA ATRAPADA


PARARRAYOS PARARRAYOS

EQIVALENTEEXTERNO

Fig. 2. Modelado en PSCAD del sistema de transmisin para el estudio de maniobras de la lnea


3/8

2

En al figura 2, se muestra el Modelo PSCAD construido para efectuar la simulacin de maniobras deenergizacin de lneas para el caso de estudio de este trabajo. Este modelo comprende la representacindel sistema desde la barra 400 kV de la Subestacin Palital ubicada en el Municipio Independencia del

Estado Anzotegui, las lneas 400 kV S/E Palital-S/E El Furrial 1 y 2, la barra 400 kV de la S/E El Furrial,la lnea bajo estudio (S/E El Furrial-S/E CIGMA) de 315 km aproximadamente, y por ultimo la barra 400kV de la Futura S/E CIGMA.

Tal como se observa en la figura 1, la lnea puede ser alimentada por ambos extremos. Por lo tanto, seconstruyeron dos modelos para efectuar los siguientes casos de maniobra:

1. Energizacin y reenganche trifsico de la lnea desde la subestacin El Furrial, con el extremo abiertoen la S/E CIGMA. Este caso se simul con el modelo presentado en la figura 2a.

2. Energizacin y reenganche trifsico de la lnea desde la S/E CICMA, con el extremo abierto en la S/EEl Furrial. Este caso fue simulado con el modelo presentado en la figura 2b.

A. Las lneas de transmisin

La lnea de transmisin bajo estudio se represent con el Modelo Dependiente de la Frecuencia conSolucin en el Dominio de la Fase, y fue dividida en varias secciones de su longitud total, utilizndosevarios componentes TLine de la librera del PSCAD conectados en cascada, para poder medir el voltaje endistintos puntos de la lnea y en los extremos. Esta representacin de la lnea se muestra en la figura 2.

B. Las fuentes de alimentacin

La red fuente:

En este trabajo se define como la red fuente aquel circuito de donde se alimenta de energa a la lnea, elcual es visto detrs del interruptor que ejecuta la maniobra. La red fuente se represento en El PSCADtomando en cuenta lo siguiente para simplificar el sistema:

En la barra donde se ejecuta la maniobra se omiti la contribucin de cortocircuito de las partes de la

red fuente que se encuentran a niveles de voltajes inferiores al de la lnea bajo estudio. La representacin del circuito visto detrs del interruptor que ejecuta la maniobra, es decir

represtacin la red fuente, se extendi hasta la barra de la subestacin que se encuentra antes deaquella de donde se ejecuta la maniobra. A partir de all, el sistema se represento con un equivalenteexterno. Por ejemplo Caso 1 mostrado en la figura 2a.

La Centrales elctrica o las subestaciones que poseen generacin propia se representaron con unequivalente externo. Ejemplo de esto es la representacin con un equivalente externo de la S/ECIGMA en la Figura 2b.

Equivalentes externos:

Los equivalentes externos se representaron con un componente de la librera PSCAD que simula unafuente de poder, la cual es llamada Three-phase voltage source 1, que se pueden observar en la figura 2sealados como EQUIVALENTE EXTERNO.

Con este componente se modelaron las centrales elctricas y la parte alejadas del sistema que no seencuentra bajo estudio.

C. La carga atrapada en la lnea

La forma de simular la carga atrapada en la lnea durante el reenganche trifsico de alta velocidad,consisti en lo siguiente: al comienzo de la corrida la lnea es cargada por una fuente auxiliar de voltajeque luego se desconecta en un tiempo antes de efectuarse el cierre del interruptor principal. En la figura 2puede observarse la fuente auxiliar de voltaje (encerrada en el crculo). Esta accin deja carga DCalmacenada en las fases de lnea, y puede tener valores aproximados al valor pico del voltaje de la red,


4/8

3

donde el signo de la carga atrapada en las fases de la lnea puede ser positivo-negativo-positivo onegativo-positivo-negativo, dependiendo del momento cuando se desconecte la fuente auxiliar.

C. Los interruptores.

Los equipos de conexin (interruptores y seccionadores) se representaron tomando en cuenta susrespectivas capacitancias longitudinales y de perdidas a tierra, tal como se muestra a continuacin:

BRK

0.0001

0.0001

0.0001

Breaker Capacitancia

a tierra

Capacitancia

Longitudinal

BRK

0.0001

0.0001

0.0001

Breaker

BRK

0.0001

0.0001

0.0001


a tierra

Capacitancia

Longitudinal

MODELO DE INTERRPTUOR

BK C

BK AU XC 3 00 .0

0 .0 0012

0.0

002

0.0

002

Int. auxiliar

Int. principal

BK C

BK AU XC 3 00 .0

0.0 0 0 1 2

0.0

002

0.0

002

Int. auxiliar

Int. principal

MODELO DE INTERRPTUOR CON RESISTOR DE CIERRE

Contacto PrincipalContacto Auxiliar

BRK

0.0001

0.0001

0.0001


a tierra

Capacitancia

Longitudinal

BRK

0.0001

0.0001

0.0001

Breaker

BRK

0.0001

0.0001

0.0001


a tierra

Capacitancia

Longitudinal

MODELO DE INTERRPTUOR

BK C

BK AU XC 3 00 .0

0 .0 0012

0.0

002

0.0

002

Int. auxiliar

Int. principal

BK C

BK AU XC 3 00 .0

0.0 0 0 1 2

0.0

002

0.0

002

Int. auxiliar

Int. principal



BK C

BK AU XC 3 00 .0

0 .0 0012

0.0

002

0.0

002

Int. auxiliar

Int. principal

BK C

BK AU XC 3 00 .0

0.0 0 0 1 2

0.0

002

0.0

002

Int. auxiliar

Int. principal



Fig. 3.Representacin de interruptor sencillo y de interruptor equipado con de resistor de cierre.

El dispositivo empleado para representar los contactos de un interruptor es el modelo de la Liberia delPSCAD llamado Single-phase Breaker. Este componente es controlado por seal lgica, donde 1 esabierto y cero es cerrado. Las capacitancias de perdidas a tierra y longitudinales se representaron concapacitores entre los polos del interruptor y tierra y entre contactos.

Para simular la maniobra de energizacin con resistor de cierre se aadi un contacto auxiliar en serie conuna resistencia. El contacto auxiliar es controlado independientemente del contacto principal. Este modelose observa a la derecha de la figura 3.

D. Pararrayos de oxido metlico.

Los pararrayos de oxido metlico fueron representados mediante el dispositivo de la librera del PSCAD

llamado Arrester, el cual es sealado como PARARRAYOS en la figura 2.A este dispositivo se le introdujo la caracterstica I-V del pararrayos directamente por medio de una tabla.La caracterstica I-V a introducida, es aquella dada por el fabricante para sobretensiones de maniobras, eneste caso 30/60 s. Las caractersticas del pararrayos empleadas son tomadas de catlogos de pararrayosTipo IEC Clase 4 con Ur de 336 kV.

Se considera la puesta a tierra de los pararrayos, representando esta con un elemento resistivo, cuyo valordepender del la resistividad del terreno del sitio de colocaron del pararrayos.

E. El. Tiempo de paso, y Tiempo total de la Simulacin.

El tiempo de paso (Solution Time Step) fue de 10 s y el tiempo total de duracin de la simulacin nonecesit ms de 200 ms.

III. PAUTAS SEGUIDAS PARA EFECTUAR LA SIMULACIN.

La estrategia adoptada para efectuar la simulacin toma en cuenta particularidades de la operacin decierre de un interruptor real, segn [3], tales como: el cierre aleatorio del interruptor sobre la onda devoltaje, las discordancias mecnicas en el encierre de los contactos y el pre-arco (pre-strike). Tambin setoman en cuenta las pautas establecidas por IEC TR 60071-4 para simular un Interruptor Estadstico. Lasimulacin del cierre del interruptor se realiz mediante la siguiente estrategia:

1. Primero: se gener un comando nico de cierre para las tres fases del interruptor (que al final no es elverdadero tiempo de cierre de los contacto). Esto se refiere a que en la simulacin se produjo, en untiempo dado, una misma orden de cierre para las tres fases. Cada corrida tuvo un tiempo de cierrediferente para el comando nico de cierre. Se produjeron cierres en distintos puntos sobre la onda de


5/8

4

voltaje, con tiempos elegidos al azar, de tal forma que se cubri todo un ciclo de la onda senoidal. Eneste proceso se efectuaron varias corridas, en total 100 por cada caso de simulacin.

2. Segundo: se producen pequeas discordancias entre los tiempos de cierre de los contactos delinterruptor para tomar en cuenta las discordancias mecnicas y el pre- arco en el interruptor. Esto segener por un retrazo al azar en el cierre de cada fase con respecto al comando nico de cierre. Esteretrazo obedece a una distribucin gausiana con una desviacin estndar que no produzca ms de 5mS de discordancia entre el tiempo de cierre de los contactos. Finalmente, los tiempos de cierregenerados en este proceso sern los verdaderos tiempos de cierre de los contactos.

En este trabajo, el comando nico de cierre se genero mediante un componente Multiple Run de la libreradel PSCAD, el cual se configur para dar valores aleatorios de tiempos de cierre para cada corrida. Estostiempos de cierre se establecieron para un periodo que cubre todo un ciclo de la onda.

Las discordancias entre los tiempos de cierre de los polos del interruptor se simularon mediante un nuevocomponente, que no pertenece a la librera del PSCAD, y fue construido especialmente para generar enforma aleatoria retazos de tiempo en cada fase con respecto al comando nico de cierre. Este Nuevo

componente se construyo empleando el modulo para la creacin de nuevos componentes NewComponentdel PSCAD, y se hizo funcionar mediante una rutina escrita en lenguaje FORTRAN, con locual se modelo un interruptor estadstico de acuerdo a las pautas de IEC TR 60071-4. Este nuevocomponente es el encargado de entregar la seal de cierre a los componentes Single-phase BreakerdelPSCAD. A continuacin se muestra el sistema construido para generar un proceso de cierre aleatorio delinterruptor con mltiples corridas (Interruptor Estadstico segn IEC TR 60071-4).

INTA

INTB

INTC

TimedBreakerLogic

Open@t0

MultipleRun

Ch.1

Ch. 2

V1

Meas-Enab

.

.

.

Comando de cierre

Referencia

MAXVRECEPTOR

1

MAXVEMISOR INT.f

INTAUXA

INTAUXB

INTAUXC

mrunout.out

Comando de cierre

Nuevo componenteNuevo componente

Componente Multiple run

Seales de control para el cierre de los interruptores

INT. prin cipalesINT. auxiliares

(Comando de cierre )

los nuevos componentes generan

las discordancia en los tiempos de

cierre de los polos del interruptor

Referencia al la rutinaFORTAN para control de los nuevos

componentes

Referencia hacia archivo generado por el Multiplerun

que registra los valores pico de sobretensin

INTA

INTB

INTC

TimedBreakerLogic

Open@t0

MultipleRun

Ch.1

Ch. 2

V1

Meas-Enab

.

.

.

Comando de cierre

Referencia

MAXVRECEPTOR

1

MAXVEMISOR INT.f

INTAUXA

INTAUXB

INTAUXC

mrunout.out

Comando de cierre

Nuevo componenteNuevo componente

Componente Multiple run

Seales de control para el cierre de los interruptores

INT. prin cipalesINT. auxiliares

(Comando de cierre )

los nuevos componentes generan

las discordancia en los tiempos de

cierre de los polos del interruptor

Referencia al la rutinaFORTAN para control de los nuevos

componentes

Referencia hacia archivo generado por el Multiplerun

que registra los valores pico de sobretensin

Fig. 4.Sistema construido para generar un proceso aleatorio de cierre del interruptor con mltiples corridas(Interruptor Estadstico segn IEC 60071-2).

Para simular el caso de energizacin empleando resistor de cierre, es preciso destacar que el cierre de loscontactos auxiliares se produce un tiempo antes del cierre de los polos de los contactos principales delinterruptor, y cuyo valor de tiempo, segn [4], es de aproximadamente medio ciclo de la frecuencia delsistema, en este trabajo se utilizo, de acuerdo a [1], un tiempo de 10 ms. El cierre de los contactos

auxiliares del interruptor, tiene la misma caracterstica aleatoria del contacto principal.

IV. COLOCACION DE PARARRAYOS EN UN PUNTO PTIMO DE LA LINEA PARAREDUCIR LAS SOBRETENSIONES DE MANIOBRAS.

Esta tcnica fue planteada por [5] como alternativa para reducir las sobretensiones de maniobra,prescindiendo del empleo de los interruptores con resistor de cierre, siendo esto un motivo de gran inters.

La tcnica consiste en colocar un tro de pararrayos en un punto situado a lo largo de la lnea, manteniendolos pararrayos en las subestaciones, y efectuar una serie de simulaciones de maniobras de reenganchetrifsico de la lnea (sin emplear resistencia de cierre), siendo esto el caso ms severo de sobretensiones, ycon esto determinar un punto donde se reduzca al mnimo la mxima sobretensin de maniobra en la lnea.


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5

El principio de esta tcnica se basa en el hecho de que si se colocan pararrayos en un punto de la lnea, setendr un mnimo local de las sobretensiones de maniobras en ese punto. Sin embargo, se originaran dosmximos de la sobretensin de maniobra a ambos lados del pararrayos. Uno de estos valores mximos

ser mayor que el otro. Estos valores mximos encuentran su mayor reduccin, cuando se colocan lospararrayos en un punto de la lnea donde ambos mximos son iguales. Aqu se abra encontrado un primerpunto ptimo, de colocacin de pararrayos, para la maniobra de reenganche efectuada en un lado de lalnea. Es de tener en cuenta que en este caso la lnea puede ser alimentada por ambos lados. Por talmotivo, en este caso, se debe realizar el mismo procedimiento anterior para el estudio del reenganchetrifsico por el otro extremo de la lnea. Aqu se encontrar otro punto ptimo, para la maniobra por eselado de la lnea, que no tiene que ser necesariamente el mismo punto anterior.

El punto optimo total estar ubicado entere los dos puntos ptimos ya mencionados antes.

V. RESULTADOS.

A. Simulaciones de sobretensiones de maniobras.

En los casos de energizacin y reenganche trifsico (sin empleo de pararrayos en los extremos de la lneani resistores de cierre u otro tipo de limitacin), las sobretensiones mayores se obtienen en el extremocontrario de donde se produce la maniobra. Siendo el reenganche trifsico quien origina las mayoressobretensiones, las cuales por su gran magnitud son intolerables para el sistema, ver figura 5.

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-2.50

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180

-3.0

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0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

y

ENERGIZACION DESDE S/E EL

FURRIAL

SOBRETENSION EN S/E CIGMA

ENERGIZACION DESDE S/E CIGMA

SOBRETENSION EN S/E FURRIAL

REENGANCHE DESDE S/E EL FURRIAL


REENGANCHE DESDE S/E CIGMA

SOBRETENSION EN S/EFURRIAL

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-2.50

-2.00

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-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

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2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180

-3.0

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0.0

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3.0

4.0

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

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2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-2.50

-2.00

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-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

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2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140

-2.00

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-1.00

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0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-2.50

-2.00

-1.50

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0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180

-3.0

-2.0

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0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

y

ENERGIZACION DESDE S/E EL

FURRIAL


ENERGIZACION DESDE S/E CIGMA

SOBRETENSION EN S/E FURRIAL

REENGANCHE DESDE S/E EL FURRIAL


REENGANCHE DESDE S/E CIGMA

SOBRETENSION EN S/EFURRIAL

Fig. 5.Sobretensiones de energizacin de y reenganche trifsico en los extremos remotos de la lnea (lado contrario

de donde se produjo la maniobra), sin uso de pararrayos ni resistores de cierre.

El empleo de resistores de cierre, logra disminuir en gran proporcin las sobretensiones de maniobra, alpunto que las sobretensiones de energizacin no son ningn problema, sin embargo las sobretensiones dereenganche trifsico no dejan de ser de preocupacin, ver figura 6.

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

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1.50

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y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-2.00

-1.50

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0.00

0.50

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2.00

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.00

-2.50

-2.00

-1.50

-1.00

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0.00

0.50

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1.50

2.00

2.50

3.00

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.00

-2.50

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

y

Energizacin en S/E El Furrial

Sobretensin en S/E CIGMA

Reenganche en S/E El Furrial


Energizacin en S/E CIGMA

Sobretensin en S/E El Furrial

Reenganche en S/E CIGMA


Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160 0.180

-2.00

-1.50

-1.00

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2.00

y

Main : Graphs

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y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.00

-2.50

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

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1.50

2.00

2.50

3.00

y

Main : Graphs

0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 0.160

-3.00

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y

Energizacin en S/E El Furrial


Reenganche en S/E El Furrial


Energizacin en S/E CIGMA


Reenganche en S/E CIGMA


Fig. 6.Sobretensiones de energizacin de y reenganche trifsico en los extremos remotos de la lnea (lado contrario

de donde se produjo la maniobra), usando resistores de cierre y sin pararrayos en los extremos de la lnea.

Cuando se emplean pararrayos en los extremos de la lnea, las sobretensiones de maniobras deenergizacin originan sus valores mximos cerca del final de esta, sin embargo, las maniobras dereenganche trifsico originan sus valores mximos en puntos situados cerca del centro de la lnea. Con


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6

solo colocar pararrayos en los extremos de la lnea no se logra reducir lo suficiente las sobretensiones demaniobras de reenganche trifsico que se generan, por lo tanto es necesario aadir a esto otros mtodos delimitacin que permitan reducir las sobretensiones de maniobras a niveles aceptables, ver figura 7.

Fig. 7.Sobretensiones de reenganche trifsico generada cerca del centro de la lnea, usando pararrayos en losextremos.

B. Datos de salida del PSCAD y anlisis estadstico.

El Componente Multiple run del PSCAD se configur para que, junto con otros componentes de medicin

de la librera del programa, se registraran las medicines del valor pico mximo de las sobretensiones,donde por cada corrida se obtuvo el valor pico mximo de las sobretensiones entre las tres fases y tierra.Todos los valores pico de sobretensin, en total 100 por cada caso de simulacin, se registraron en unarchivo de salida generado por el componente Mltiple Run del PSCAD. Este archivo tiene nombre pordefecto mrunout.out, el cual puede visualizarse en formato EXCEL o mediante un componente Filereferencedel PSCAD. La data de valores pico recolectada en este archivo, posteriormente fue utilizadapara un anlisis estadstico donde se formo una distribucin de sobretensiones de maniobras, y de aqu seobtuvo la sobretensin de 2% de probabilidad de ser aumentada (Ue2 segn lo planteado por IEC 60071-2). Como muestra de los datos obtenidos y del proceso estadstico, a continuacin se presentan algunosresultados de inters en el anlisis de colocacin de pararrayos en la lnea de transmisin.

Resultados parciales del estudio de colocacin de Pararrayos en un Punto ptimo en la lnea paraDisminuir las sobretensiones.

Se efectuaron simulaciones de reenganche trifsico (sin resistor de cierre) aplicando las pautas desimulacin planteadas en el punto III y siguiendo la tcnica para la colocacin de pararrayos descrita en elpunto IV. Se registraron las sobretensiones en distintos puntos a lo largo de la lnea en un archivo desalida del Multiple run. Esto dio como resultado una cantidad valores aleatorios de sobretensin en cadauno de estos puntos de medicin situados a lo largo de la lnea. Con estos valores se aplic unametodologa estadstica, codificada en el programa Maple V release 4, para determinar el histograma, ladistribucin de probabilidad de sobretensiones de maniobras (para funciones de tipo SPVE, Normal, Lognormal, GRP, Weibull0 y Gamma), y la sobretensin de maniobra con probabilidad de 2% de seraumentada E2 (Ue2 segn IEC 60071-2) como sobretensin representativa en cada punto de medicin.

En la simulacin, por cada uno de los puntos de medicin ubicados a lo largo de la lnea, se obtuvo unlistado de sobretensiones como el mostrado en la figura 8, y a cada listado se le aplic un anlisis

estadstico para obtener resultados como los presentados en las figuras 9 y 10.Despus de realizar una gran cantidad de simulaciones, revisar y analizar todos los resultados, sedetermino que la mxima E2 originada a lo largo de la lnea encuentra su valor mnimo cuando lospararrayos se instalan a 122, 5 km de la S/E El Furrial. Los resultados presentados en las figuras 8, 9 y 10corresponden al anlisis efectuado en un punto de medicin situado a 75 km de la S/E El Furrial cuandose colocan los pararrayos a 122,5 km de la misma S/E, siendo este el punto ptimo de colocacin de lospararrayos a lo largo de la lnea, y la maniobra de reenganche trifsico se efecta desde la S/E CIGMA.


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Fig. 8Datos aleatorios de sobretensin de maniobra para la por reenganche trifsico medidos a de 75 km de la S/EEl Furrial con pararrayos instalados a 122,5 km de la misma S/E.

A partir de los datos presentados en la figura 8, por medio de una tcnica estadstica empleando elprogramaMaple V realese 4se construye el histograma y la distribucin de sobrtensiones presentados acontinuacin:

HISTOGRAMA DE SOBRETENSIONESDE MANIOBRAS

DISTRIBUCIN DE PROBAB ILIDADDE SOBRETENSIONES

Histograma y Distribucin de sobretensiones donde: verde: SPVE, Marrn: Normal, Amarillo: Log normal rojo: GRP, Azul: Weibull0,Violeta: Gamma, Negro: BS:

HISTOGRAMA DE SOBRETENSIONESDE MANIOBRAS

DISTRIBUCIN DE PROBAB ILIDADDE SOBRETENSIONES

Histograma y Distribucin de sobretensiones donde: verde: SPVE, Marrn: Normal, Amarillo: Log normal rojo: GRP, Azul: Weibull0,Violeta: Gamma, Negro: BS:

Fig. 9Histograma y distribucin de sobretensiones de maniobra

Al obtener las funciones de probabilidad, mediante una tcnica estadstica, codificada en Maple V, seobtiene la tensin de maniobra con probabilidad de 2% de ser aumentada E2 (Ue2 de IEC 60071-2).

2

0

( ) 0.98, 0a

E a f t dt t= = 20

( ) 0.98, 0a

E a f t dt t= =

Fig. 10Valores de E2, sobretenson de maniobra de 2% de ser aumentada, para cada una de las distribuciones de

sobretenson de maniobras.

Del resultado mostrado en la figura 10 se tom a E2 con KS menor dado que, segn el algoritmo de

clculo, es la que se ajusta ms a la data de entrada, este valor de E2 es de 2,336 por unidad del valor pico.BIBLIOGRAFA[1] IEC (TR 60071-4: 2004). Computational Guide to Insulation Co- ordination and Modeling of Electrical

Networks (First Edition, 06 - 2004).[2] IEC (STD 600 71-2: 1996) Insulation Coordination Part 2 (1996).[3] IITREE-LAT. Transitorios Electromagnticos en Redes Elctricas (Capitulo 2), (Universidad de la plata,

Argentina 1987).[4] W. DURBAK, A.GOLE, E. CAMM Modeling Guidelines for Switching Transients, IEEE PES Switching

Transients Task Force 15.08.09.03[5] H. SEYEDI, M. SANAYE-PASAND, M. R. DADASHZADEH Application of Transmission Line Surge

Arresters to Reduce Switching Overvoltages (International Conference on Power Systems Transients,Montreal Canada, 2005).

Estudio de Sobretensiones de Maniobras en Linea Transmision El Furial (Documento)

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