Transitorios electromagneticos 1

1. 11/12/2014
1
CURSO:
Transitorios Electromagnéticos
CURSO:
Transitorios Electromagnéticos
PROFESOR: Leonidas Sayas Poma, Phd ©, MBA, MRS, Msc. Ing.
lsayas@osinerg.gob.pe
Celular: 996963438 / RPM: #485075
MAESTRÍA EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE DISTRIBUCIÓN
Calendario
Clases semanales: MES DE DICIEMBRE; 06 y 07 , 13y
14, 20 y 21. MES DE ENERO 2015; 03 y 04.
Sábados de 8:30 a 12:00 y 14:00 a 18:00 horas
Domingos de 08:00 a 12 horas.
Receso cada 2 horas.

2. 11/12/2014
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Objetivos
 Identificar condiciones anormales en
el SD
 Conocer el origen de los fenómenos
transitorios electromagnéticos y
plantear soluciones.
 Principios básicos de modelamiento
de estos fenómenos.
 Seleccionar equipos de protección
contra sobretensiones transitorias
 Adquirir criterios para coordinar el
aislamiento en sistemas de
distribución
 Evaluar las características de diversos
dispositivos de protección del
aislamiento
 Aplicar software especializado para
evaluar transitorio electromagnéticos.
Temario
1. Introducción
2. Conceptos de transitorios
electromagnéticos .
3. Perturbaciones eléctricas -Armónicos
4. Sistemas de aterramiento eléctrico.
5. Sobretensiones temporales.
6. Primer examen
7. Sobretensiones de maniobra
8. Sobretensiones atmosféricas
9. Protección contra sobretensiones.
10. Tensión de restablecimiento del sistema
11. Coordinación del aislamiento
12. Segundo examen.

3. 11/12/2014
3
L.Sayas P.
Bibliografía
1. Transientets in Electrical
systems J.C. Das
2. Electrical Transients in
Power Systems Allan
Greenwood.
3. Electric Power Quality S.
Sengupta
4. Transient Analysis of
Electrica Power Circuit
Handbook A. Shenkman
5. Power Systems Harmonics
J. Arriaga, 2da ed.
Normas de referencia

4. 11/12/2014
4
L.Sayas P.
Metodología del curso
1. Expositiva y participativa
2. 4 practicas calificadas/Trabajos
individuales/control de lectura.
3. Trabajo grupal, proyecto de
coordinación del aislamiento de un
sistema eléctrico de distribución.(
presentación, exposición).
4. 02 exámenes ( parcial y final)
5. NF=0.2*PPC+0.5*PEX+0.3*(PP+EP)/2
6. Nota mínima aprobatoria 14( sistema
vigesimal).
L.Sayas P.
Introducción
1. Generalidades
2. El sistema de distribución
3. Tipos de sobretensiones
4. Software de simulación

5. 11/12/2014
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L.Sayas P.
1. El sistema de distribución
L.Sayas P.
A pesar que los sistemas eléctricos operan en régimen
permanente la mayor parte del tiempo, estos deben ser
diseñados para soportar las peores condiciones a que
pueden ser sometidos.
Estas condiciones anormales extremas son normalmente
producidas durante situaciones transitorias del sistema.
Por lo tanto, un proyecto de sistema eléctrico es
determinado más por las condiciones transitorias que por
su comportamiento en régimen permanente.
1. Generalidades

6. 11/12/2014
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Introducción
• Transitórios electromagnéticos son
provocados por variaciones súbitas de
tensión o de corriente
– Descargas atmosféricas
– Fallas de aislamiento
– Operación de interruptores

7. 11/12/2014
7
Introducción
Introducción
• ¿Cual es lá diferencia entre transitório
electromecanico y electromagnetico?
Electromagnético: Cuando es necesario analizar la
interacción entre los elementos de almacenamiento de energía
electromagnética (L,C).
Electromecánico: Cuando es necesario analizar la interacción
entre la energía almacenada en los sistemas mecánicos de las
maquinas rotativas y la energía almacenada en elementos
puramente eléctricos

8. 11/12/2014
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PROBLEMAS EN SIST. ELÉCTRICO INTERCONECTADO
DINÁMICOS TRANSITÓRIOS

9. 11/12/2014
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OSCILACIONES DE POTENCIA :
En Línea de Interconexión Mantaro- Socabaya
Falla en L-2004 y Desconexión de la S.E. Chavarría
DIFERENCIAR LOS EFECTOS DINÁMICOS
FALLA DEL 29 AGOSTO DEL 2001
L-2003
L-2004
AREA
SUR DEL
SEIN
AREA CENTRO – NORTE
DEL SEIN
L-2010 L-2011L-246
L-244
L-245
S.E. CHAVARRIA S.E. SANTA ROSA
S.E.
COTARUSE
DESCONEXIÓN TOTAL CON 380 MW
POR ACTUACION DEL RELÉ DIFERENCIAL DE BARRAS
FALLA MONOFÁSICA
POR CONTAMINACIÓN
OSCILACIONES DE POTENCIA
DE BAJA FRECUENCIA

10. 11/12/2014
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COLAPSO DE TENSIÓN:
Ocurrido en Línea L-120 lado de S.E. Pargsha2 – Falla de Banco de
Transformadores en la S.E.Oroya Nueva.
DIFERENCIAR LOS EFECTOS DINÁMICOS
L-251
220KV
L-121
S.E. HUANUCO
L-120
S.E. PARAGSHA 2
HUACHO
220KV
S.E.
PARAMONGA
NUEVA
L-252
IN-2408
IN-2404
IN-4060IN-4064
IN-4078
IN-2344
IN-2198
S.E. TINGO MARIA30 MVAR
40MVA
L-255
C.T
AGUAYTIA
S.E.
ZAPALLAL
L-215
VIZCARRA
L-212
L-253
SVC
ANTAMINA
220 kV
L-213
SISTEMA
NORTE
CAHU
A
SISTEMA
CENTRO
SUR
IN-2224
IN-2388IN-2390
IN-2338
IN-2192IN-2194
IN-2320
IN-2196IN-2200
IN-2402 IN-2400
IN-2406
40
MVAR
IN-2346
IN-2340
IN-2342
IN-4068
IN-2346
IN-4062
220KV
SISTEMA
ELECTROANDES
138 KV
Inicio de
la Falla
L-22478.8 MW
40 MW
FALLA DEL 14 OCTUBRE DEL 2001
COLAPSO DE TENSIÓN

11. 11/12/2014
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EFECTOS ARMÓNICOS:
Efecto por la línea L-121 (Huánuco-Tingo María) de la conexión de la carga
en Antamina
IDENTIFICAR LOS FENÓMENOS TRANSITÓRIOS
EFECTOS DE TENSIÓN DE RESTABLECIMIENTO:
Efecto visto en la S.E. Huayucachi, celda de la línea L-221 (Zapallal-
Huayucachi) durante la desconexión de la línea por descarga atmosférica.
IDENTIFICAR LOS FENÓMENOS TRANSITÓRIOS

12. 11/12/2014
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L.Sayas P.
If = 8,095 A I = 6,633 A I = 1,461 A
I = 0,268 A
I = 0,132 A I = 1,020 A I = 0,292 A I = 0,677 A
I = 1,798 A I = 2,446 A I = 0,952 A I = 0,965 A
If = 7,96122 A
SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
AL - 03ALIM - 02
AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
I = 0,972 A
I = 1,518 A
I = 0,382 A
I = 1,454 A
I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 A
If = 8,917 A
I = 4,524 A
I = 0,183 A I = 1,226 A
I = 0,658 AI = 0,649 A
I = 1,668 A
I = 0,090 A I = 0,696 A I = 0,199 A I = 0,461 A
I = 4,393 A
I = 0,260 A I = 0,992 A
I = 0,663A
I = 2,097A
I = 1,021 A
I = 0,458 A I = 0,184 A
I = 0,389 A I = 0,332 A
If = 25,765 A
(Rf = 0) I = 2,590 A
I = 5,475 A I = 1,731 A
I = 1,196 A I = 2,66 A I = 0,480 A
I = 1,015 A
I = 0,867 A
I = 0,496 A I = 3,326 A
I = 12,271 A
I = 1,761 A I = 1,786 A
I = 4,525 A
I = 0,244 A I = 1,886 A I = 0,541 A I = 1,252 A
I = 2,704 A
I = 15,968 A
If = 8,095 AIf = 8,095 A I = 6,633 A I = 1,461 A
I = 0,268 A
I = 0,132 A I = 1,020 A I = 0,292 A I = 0,677 A
I = 1,798 A I = 2,446 A I = 0,952 A I = 0,965 A
I = 6,633 A I = 1,461 A
I = 0,268 AI = 0,268 A
I = 0,132 AI = 0,132 A I = 1,020 AI = 1,020 A I = 0,292 AI = 0,292 A I = 0,677 AI = 0,677 A
I = 1,798 AI = 1,798 A I = 2,446 AI = 2,446 A I = 0,952 AI = 0,952 A I = 0,965 AI = 0,965 A
If = 7,96122 AIf = 7,96122 A
SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
AL - 03ALIM - 02
AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
SED 03SED 03
A SAB 4291 A SAB 4292
AL - 03ALIM - 02
AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
AL - 03ALIM - 02
AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
ALIM - 02
AL - 01
SED 01
SED 02
SED 03
SED 04
A SAB 4523 A SAB 4830 A SAB 4524
A SAB 3775 A SAB 3785
A SAB 3772 A SAB 4405
A SAB 4259 A SAB 4826
A SAB 1759 A SAB 2643 A SAB 3782 A SAB 3518
I = 0,972 A
I = 1,518 A
I = 0,382 A
I = 1,454 A
I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 A
I = 0,972 AI = 0,972 A
I = 1,518 A
I = 0,382 A
I = 1,454 A
I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 A
I = 1,518 A
I = 0,382 A
I = 1,454 A
I = 3,075 A
I = 1,497 AI = 0,671 A I = 0,269 A
I = 0,570 A I = 0,570 A
I = 6,442 A
I = 1,518 A
I = 0,382 AI = 0,382 A
I = 1,454 AI = 1,454 A
I = 3,075 AI = 3,075 A
I = 1,497 AI = 1,497 AI = 0,671 AI = 0,671 A I = 0,269 AI = 0,269 A
I = 0,570 AI = 0,570 A I = 0,570 AI = 0,570 A
I = 6,442 AI = 6,442 A
If = 8,917 AIf = 8,917 A
I = 4,524 A
I = 0,183 A I = 1,226 A
I = 0,658 AI = 0,649 A
I = 1,668 A
I = 0,090 A I = 0,696 A I = 0,199 A I = 0,461 A
I = 4,393 A
I = 0,260 A I = 0,992 A
I = 0,663A
I = 2,097A
I = 1,021 A
I = 0,458 A I = 0,184 A
I = 0,389 A I = 0,332 A
I = 4,524 AI = 4,524 A
I = 0,183 AI = 0,183 A I = 1,226 AI = 1,226 A
I = 0,658 AI = 0,658 AI = 0,649 AI = 0,649 A
I = 1,668 AI = 1,668 A
I = 0,090 AI = 0,090 A I = 0,696 AI = 0,696 A I = 0,199 AI = 0,199 A I = 0,461 AI = 0,461 A
I = 4,393 AI = 4,393 A
I = 0,260 AI = 0,260 A I = 0,992 AI = 0,992 A
I = 0,663AI = 0,663A
I = 2,097AI = 2,097A
I = 1,021 AI = 1,021 A
I = 0,458 AI = 0,458 A I = 0,184 AI = 0,184 A
I = 0,389 AI = 0,389 A I = 0,332 AI = 0,332 A
If = 25,765 A
(Rf = 0)
If = 25,765 A
(Rf = 0) I = 2,590 A
I = 5,475 A I = 1,731 A
I = 1,196 A I = 2,66 A I = 0,480 A
I = 1,015 A
I = 0,867 A
I = 0,496 A I = 3,326 A
I = 12,271 A
I = 1,761 A I = 1,786 A
I = 4,525 A
I = 0,244 A I = 1,886 A I = 0,541 A I = 1,252 A
I = 2,704 A
I = 15,968 A
I = 2,590 AI = 2,590 A
I = 5,475 AI = 5,475 A I = 1,731 AI = 1,731 A
I = 1,196 AI = 1,196 A I = 2,66 AI = 2,66 A I = 0,480 AI = 0,480 A
I = 1,015 AI = 1,015 A
I = 0,867 AI = 0,867 A
I = 0,496 AI = 0,496 A I = 3,326 AI = 3,326 A
I = 12,271 AI = 12,271 A
I = 1,761 AI = 1,761 A I = 1,786 AI = 1,786 A
I = 4,525 AI = 4,525 A
I = 0,244 AI = 0,244 A I = 1,886 AI = 1,886 A I = 0,541 AI = 0,541 A I = 1,252 AI = 1,252 A
I = 2,704 A
I = 15,968 A
Falla monofasica a tierra en sistema de distribución
L.Sayas P.
Oscilograma corrientes ante falla monofasica
TENSION FASE A TIERRA 10 kV
CORRIENTE DE LINEA

13. 11/12/2014
13
Introducción
• Por qué estudiar los transitorios?
– Características eléctricas de los equipos
– Estudios pre-operativos
– Especificación de equipos de control de
transitorios
– Análisis de causas de perturbaciones
– Definición de restricciones operativas
– Verificar comportamiento de equipos
- Las implicancias económicas y ambientales que restringen las
nuevas construcciones del Sector Eléctrico obligan a un máximo
aprovechamiento de las instalaciones existentes, por lo que
pueden dar origen a problemas transitórios.
- El crecimiento de la demanda exige redes mas complejas y por lo
tanto se requiere mayor confiablidad y seguridad del servicio,
estos al no planificarce adecuadamente originan laparición de
fenómenos dinámicos y transitórios que afectan la operación,
deteriorando el aislamiento de los euipos del SEP.
- Por ello, el previo conocimiento y dominio de los fenómenos
transitórios, nos ayudarán a prevenir y dar solución a los mismos.
Por qué estudiar los transitorios?
Introducción

14. 11/12/2014
14
• Transitorios
Sobretensiones
Sobrecorrientes
Formas de onda anormales
Introducción
Transitórias
Altas frecuencias y
rápidamente amortiguadas
Temporárias
A frecuencia fundamental ó múltiplos y un poco
Amortiguadas.
Sostenidas
A frecuencia fundamental ó
múltiplos y no son amortiguadas
SOBRECORRIENTES
TRANSITÓRIOS
SOBRETENSIONES

15. 11/12/2014
15
• SOBRETENSIONES
Súbitos incrementos de tensión a altas frecuencias ó
frecuencia industrial originados por impactos en el
sistema.
• SOBRECORRIENTES
Gran crecimiento de corriente que resulta de fallas en
el sistema y que ayuda a la determinación de los
esfuerzos mecánicos y térmicos dentro de un equipo.
• ONDAS ANORMALES
Distorsiones que aparecen en el sistema durante
ciertas condiciones operativas.
Definiciones
• Tipos:
basado en el grado de amortiguamiento y el
tiempo de duración.
 Sobretensiones temporales
 Sobretensiones de maniobra
 Sobretensiones por descargas
atmosféricas
Introducción

16. 11/12/2014
16
6
5
4
3
2
1
0
10 1010 10 10 10
-6 -4 -2 0 2 4
t(s)
V(pu)
Sobretensiones temporarias
Sobretensiones de origen atmosférico
Sobretensiones de maniobra
Umáx=1.0 pu
Introducción

17. 11/12/2014
17
Sobretensiones Temporales
• Caracterización básica
• amplitud inferior a 1.5 pu
• oscilaciones a frecuencia industrial
• duración de decenas de milisegundos
• Exemplos
• Fallas
• Rechazo de Carga
• Resonancia y Ferro-resonancia
• Efecto Ferranti
Sobretensiones de Maniobra
• Caracterización básica
– IEC ===> 250 x 2500 µs
– ANSI ===> 250 + 50 µs x 2500 + 1500 µs
– Amplitude hasta 4.0 pu
• Exemplos
• Energización y recierre de líneas
• Maniobras de capacitores y reactores
• Energización de transformadores
• Tensión de restablecimiento de interruptores

18. 11/12/2014
18
Sobretensiones de origen atmosférico
• Caracterización básica
ANSI/IEC ===> 1.2 x 50 µs
• Exemplos
• Descarga directa en conductores
• Descargas inversa
En torres
En cables de guardia
• Descargas próximas a líneas
1.- EMTP
(CANADA) - HERMAN DOMMEL
2.- ATP
(U.S.A.)
3.- MICROTRANS
(ITALIANO)
4.- PSCAD
(CANADA)
4.- Power Factory DigSILENT
(ALEMANIA)
Software para simulaciones

19. 11/12/2014
19