Simulación de fenómenos transitorios por descargas eléctricas atmosféricas en subestaciones
Simulation of transient phenomena due to atmospheric electrical discharges in substations
Contenido principal del artículo
Resumen
Los fenómenos transitorios por descargas atmosféricas son una de las principales amenazas para las redes de transmisión y subestaciones, debido a un incremento del voltaje, lo que puede causar afectaciones en el aislamiento de los equipos o directamente a componentes eléctricos, Para mitigar estos riesgos, se utilizan los descargadores de sobretensiones (DPS) que son dispositivos conectados entre fase y tierra para proteger las redes eléctricas, proporcionando un camino de baja impedancia a tierra para la descarga atmosférica. Este artículo examina las magnitudes de los sobrevoltajes transitorios que se producen en los equipos de una subestación como resultado del impacto de descargas eléctricas atmosféricas en las líneas de transmisión, simulando las descargas atmosféricas en distintos tramos de la línea con y sin DPS mediante el uso del programa ATPDraw. Los resultados obtenidos revelan que la implementación de DPS puede reducir significativamente el riesgo de daño causado por estos transitorios. En particular, se observó que los DPS pueden disminuir hasta en un 70,35 % los valores de sobretensiones en los equipos de la subestación. Esto subraya el papel crucial de los DPS en la protección de los sistemas eléctricos contra los daños ocasionados por las descargas eléctricas atmosféricas, contribuyendo a mejorar la fiabilidad y la seguridad de las instalaciones eléctricas.
Detalles del artículo
Referencias (VER)
M. A. Linares Vargas, “Simulación y análisis de transitorios electromagnéticos de frente rápido debido a descargas eléctricas atmosféricas en instalaciones eléctricas de alta tensión”, Universidad Nacional de Ingeniería, tesis de maestría, 2013. Disponible en http://hdl.handle.net/20.500.14076/2595
W. Schmidt y F. Greuter, “Nuevos enfoques de la protección contra sobretensiones”, ABB Rev., pp. 49-55, 2002.
J. C. Landeo Mallascca, “Análisis del diseño de apantallamiento contra descargas atmosféricas en la ampliación de la subestación Chupaca, 2021-2023”, Universidad Nacional del Centro de Perú, tesis de pregrado, 2023. Disponible en http://hdl.handle.net/20.500.12894/9980
A. X. Landi Placencia y K. I. Macancela Allaico, “Modelación y simulación de un sistema de transmisión eléctrica de alta tensión con corriente continua (HVDC) mediante ATPDraw”, Universidad Politécnica Salesiana, tesis de pregrado, 2023. Disponible en http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/24463
L. Pazmiño, D. Echeverría y J. Cepeda, “Análisis de transitorios electromagnéticos en el Sistema Nacional Interconectado (SNI) a nivel de 230 kV y 500 kV usando el simulador digital en tiempo real HYPERsim”, Rev. Téc. En., vol. 15, n.° 1, pp. 11-20, 2018. Disponible en https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v15.n1.2018.319
C. Abril López, “Simulación de descargas eléctricas atmosféricas usando GEANT4”, Universidad Nacional de Colombia, tesis de maestría, 2011. Disponible en https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/20497
P. Rodríguez, L. Rosales, J. Toledo y E. Contreras, “Simulación de descargas eléctricas atmosféricas mediante la ecuación de onda viajera”, Universidad, Ciencia y Tecnología, vol. 13, n°. 53, pp. 319-328, 2009.
R. Álvarez y L. Rosales, “Simulación de descargas eléctricas atmosféricas y su efecto en redes eléctricas de potencia”, Universidad, Ciencia y Tecnología, vol. 16, n.° 64, pp. 161-172, 2012.
A. Juárez Núñez, “Mejora de la confiabilidad en la coordinación de aislamiento de la línea PON-73090-SRL”, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, tesis de maestría, 2021. Disponible en https://hdl.handle.net/20.500.12371/15531
V. P. Correa, J. D. Guasgua y M. A. Castro, “Influencia de la altitud sobre el riesgo de falla del aislamiento de líneas de transmisión de 500 kV considerando el comportamiento estadístico de los sobrevoltajes”, Rev. Odigos, vol. 4, n.° 1, pp. 31-53, 2023. Disponible en https://doi.org/10.35290/ro.v4n1.2023.774
C. F. Prieto Castro, “Estudio de sobrevoltajes causados por impactos de rayo en sistemas de transmisión con el programa ATP”, Universidad de Chile, tesis de pregrtado, 2009. Disponible en https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/103606
S. Ahmad Hosseini, M. Mirzaie & T. Barforoshi, “Impact of surge arrester number and placement on reliability and lightning overvoltage level in high voltage substations”, Int. J. of Elec. P. & Ener. Sys., vol. 65, pp. 146-158, 2015. Disponible en https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2014.09.037
J. Chen et al., "Behavior Comparison of Metal Oxide Arrester Blocks When Excited by VFTO and Lightning", IEEE Trans. on Elec., Comp., vol. 57, n.° 6, pp. 1608-1615, 2015. Disponible en https://doi.org/10.1109/TEMC.2015.2450221
R. Mori & A. Tatematsu, "Response of a Surge Arrester with a Series Gap for 6.6- kV Distribution Lines to Steep-Front Transients", IEEE Trans. on Elec. Comp., vol. 64, n.°6, pp. 2296-2300, 2022. Disponible en https://doi.org/10.1109/TEMC.2022.3202155
B. Franc, B. Filipović-Grčić & V. Milardić, “Lightning overvoltage performance of 110kV air-insulated substation”, Elec. P. Sys. Res., vol. 138, pp. 78-84, 2016. Disponible en https://doi.org/10.1016/j.epsr.2015.12.002
J. O. Oña y L. E. Ruales, “Análisis de sobrevoltajes por impulso atmosférico en sistemas de transmisión con discontinuidades líneas de transmisión aéreas y cables aislados usando ATP”, Rev. Téc. Ener., Vol. 20, n.° 2, pp. 1-10. 2024. Disponible en https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v20.n2.2024.597
Z. Hu, Y. Han, P. Yang, C. Wang & A. S. Zalhaf, “Evaluation of lightning overvoltage at neutral point of HVDC converter transformer based on EMTP”, Ener. Rep., vol. 8, Suppl. 10, pp. 274-283, 2022. Disponible en https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.05.194
E. J. Camacho Vargas, “Cálculo de sobrevoltajes por descargas eléctricas atmosféricas en subestación de 500 kV utilizando el ATP (Alternative Transients Program) aplicado a la subestación El Inga (antes Pifo) de 500 kV”, Escuela Politécnica Nacional, tesis de pregrado, 2014. Disponible en http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/8861
D. López-Coronado et al., “Simulación de redes eléctricas con procesamiento paralelo mediante Matlab”, Rev., Téc., en Mar., vol. 34, n.° 7, pp. 142-157, 2021. Disponible en https://doi.org/10.18845/tm.v34i7.6021
Descargas
Datos de publicación
Declaraciones de autoría
- Sociedad académica
- Universidad Ean
- Editorial
- Universidad Ean