Presentaciуn de PowerPoint

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Sistemas de Transmisión en Extra Alta Tensión
Estudios Especiales en Sistemas de Transmisión en
Extra Alta Tensión Transitorios
Electromagnéticos y Otros
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• Temas a Considerar
• Seguridad Pública
• Calidad de Servicio
• Solicitaciones sobre el Equipamiento

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• Seguridad Pública
• Se debe cumplir con la legislación vigente, la
  cual se refiere a dar especificaciones que eviten
  contingencias de daños a la gente.

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• Seguridad Pública
• En Argentina se dan resoluciones de la Secretaría
  de Energía, que establecen valores máximos
  admisibles de campos electrostáticos y
  electromagnéticos al borde de la franja de
  servidumbre.

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• Seguridad Pública
• En base a los documentos elaborados conjuntamente
  por la Organización Mundial de la Salud (OMS), la
  Asociacion Internacional Proteccion contra la
  Radiacion no Ionizante (IRPA), y el Programa
  Ambiental de Naciones Unidas

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• Seguridad Pública
• los cuales recopilan en diferente países, los
  valores típicos de la mayoría de las líneas que
  se encuentran en operación, se adopta el
  siguiente valor límite superior de campo
  eléctrico no perturbado, para líneas en
  condiciones de tensión nominal y conductores a
  temperatura máxima anual

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• Seguridad Pública
• Tres kilovoltios por metro (3 kV/m), en el borde
  de la franja de servidumbre, fuera de ella y en
  el borde perimetral de las subestaciones, medido
  a un metro (1 M) del nivel del suelo.

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• Seguridad Pública
• En base a la experiencia de otros países, algunos
  de los cuales han dictado normas interinas de
  campos de inducción magnéticas y a los valores
  típicos de las líneas en operación, se adopta el
  siguiente valor límite superiores de campo de
  inducción magnética para líneas en

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• Seguridad Pública
• condiciones de máxima carga definida por el
  límite térmico de los conductores doscientos
  cincuenta mili Gauss (250 mG), en el borde de la
  franja de servidumbre, fuera de ella y en el
  borde perimetral de las subestaciones, medido a
  un metro (1m) del nivel del suelo

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• Torre Autosoportada

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• Torre Arriendada CRS

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• Seguridad Pública

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• Calidad de Servicio
• Se debe cumplir con la legislación vigente, la
  cual se refiere a dar especificaciones en lo que
  concierne a

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• Calidad de Servicio
• Continuidad en la prestación
• Tensiones dentro de la banda establecida
• Perturbaciones acotadas a un nivel admisible,
  determinado por la reglamentación vigente.

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• Calidad de Servicio
• Se consideran, como perturbaciones a
• Distorsión de Onda (armónicas)
• Flicker
• Huecos de Tensión
• Estos casos deben ser considerados en las redes
  de M.T. y de A.T.

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• Calidad de Servicio
• Para los niveles de transmisión en Extra Alta
  Tensión son de primordial interés las
  perturbaciones provocadas por Efecto Corona

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• Calidad de Servicio
• Radio interferencia
• Ruido audible
• Efluvios
• Pérdidas por efecto corona (no hace a la calidad
  de servicio pero si al diseño de la línea)

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• Calidad de Servicio
• El efecto corona va a depender de
• Tensión de operación
• Configuración geométrica de la línea
• Condiciones climáticas
• Densidad del aire (altitud sobre el nivel del
  mar)
• Contaminación
• Rugosidad de los conductores

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• Calidad de Servicio
• En Argentina se da una resolución de la
  Secretaría de Energía, que establece valores
  máximos admisibles de radio interferencia y de
  ruido audible.

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• Calidad de Servicio
• La Comisión Nacional de Comunicaciones, fija un
  nivel máximo de Radio Interferencia (RI) en
  cincuenta y cuatro decibeles (54 dB) durante
  ochenta por ciento (80) del tiempo, en horarios
  diurnos (Norma SC-S-3.80.02/76 - Resolución ex-SC
  Nº 117/78, medidos a una distancia horizontal
  mínima de cinco (5) veces la altura de la línea
  aérea en sus postes o torres de suspensión.

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• Calidad de Servicio

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• Calidad de Servicio

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• Calidad de Servicio
• Se fija un límite de cincuenta y tres decibeles
  'A' 53dB(A), valor que no debe ser superado el
  cincuenta por ciento (50) de las veces en
  condición de conductor húmedo, a una distancia de
  treinta metros (30m) desde el centro de la traza
  de la línea o en el límite de la franja de
  servidumbre o parámetro de una estación
  transformadora

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• Calidad de Servicio

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• Calidad de Servicio
• Efluvios por Efecto Corona
• Se utiliza en este caso la fórmula de Peek, que
  es la que da el gradiente eléctrico superficial
  máximo que pueden presentar los conductores sin
  que se de el fenómeno de corona visible en
  condiciones de buen tiempo
• Este es un requerimiento que se adopta para las
  líneas de transmisión en alta tensión.

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• Calidad de Servicio
• La fórmula de Peek se transcribe a continuación

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• Calidad de Servicio
• M Coeficiente de rugosidad del conductor
• R Radio en cm del conductor
• h Altura del conductor sobre el nivel del mar
• t Temperatura ambiente en C

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• Calidad de Servicio

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• Calidad de Servicio
• Pérdidas por Efecto Corona

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Dieléctricas
• Térmicas
• Electrodinámicas
• Flujo Magnético (en transformadores)

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Se debe evitar que ante cualquier contingencia
  que se de en el sistema se presente sobre el
  equipamiento solicitaciones que lo pudieran dañar
  o degradar (pérdida de vida útil)

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Solicitaciones Dieléctricas (coordinación del
  aislamiento)
• Norma de Aplicación
• IEC 60071- Insulation Co-ordination
• Part 1 Definitions, principles and rules
• Part 2 Application guide

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Térmicas
• Electrodinámicas
• Norma de Aplicación
• IEC 60076 Power Transformers
• Part 5 Ability to withstand short circuit
• Part 6 Reactors

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Se debe considerar también las solicitaciones
  térmicas sobre el cable OPGW (Optical Ground
  Wire), para el caso de falla monofásica, para así
  especificarlo.

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Se debe considerar también las solicitaciones
  térmicas sobre los descargadores, por lo que en
  el diseño de un sistema de transmisión, se debe
  simular contingencias muy exigentes, para
  determinar la capacidad térmica requerida.

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Flujo Magnético (en transformadores)
• Norma de Aplicación
• IEC 60076 Power Transformers
• Part 8 Application guide

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• Solicitaciones sobre el Equipamiento
• Se debe entender que este 5 de sobretensión,
  debe darse con carga nominal y cos f 0.8, por lo
  que la tensión aplicada al primario debe ubicarse
  por ej., a lo sumo en 1.0 p.u. si el tap del
  transformador se encuentra en .95

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• Estudios de Diseño para Sistemas de E.A.T.
• Energización de Líneas
• Análisis de Solicitación Térmica en Descargadores
• Estudios de recierre monofásico
• Estudios de Solicitaciones Térmicas y Dinámicas
  en los Reactores de Neutro

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• Estudios de Diseño para Sistemas de E.A.T.
• Sobretensiones por fenómenos de resonancia con
  fases abiertas
• Verificación de la TRV, Tensiones de
  Restablecimiento. Metodología de los cuatro
  parámetros, descripta en el Anexo E de la Norma
  IEC 62271 100.

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• Aplicaciones Estudios Realizados

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
• Se describen los estudios de transitorios
  electromagnéticos realizados, para determinar las
  adecuaciones necesarias en equipamiento de
  compensación shunt, con motivo de la próxima
  inserción de la E.T. Oscar Smith, lo que lleva a
  un seccionamiento de la línea Colonia Elía, hacia
  (Belgrano-) Rodríguez y de su derivación en doble
  línea de 47.4 km hacia esta nueva E.T.

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
• Para el presente caso son decisivos dos tipos de
  estudios estudios de efectividad de las
  maniobras de recierre monofásico y, para tramos
  que pudieran quedar sobrecompensados o con un
  grado de compensación cercano al 100, es
  necesario verificar que no se presenten problemas
  de resonancia destructivos con uno y dos
  conductores abiertos.

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith -
  Recierre Monofásico

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith -
  Recierre Monofásico

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith -
  Recierre Monofásico

56

• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith -
  Recierre Monofásico

57

• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith -
  Recierre Monofásico

58

• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith -
  Recierre Monofásico

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
  Solicitaciones en Reactor de Neutro

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
  Solicitaciones en Reactor de Neutro

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
  Solicitaciones en Reactor de Neutro

62

• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
  Solicitaciones en Reactor de Neutro

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• Análisis de la Inserción de la E.T. Oscar Smith
  Análisis de Resonancia a fase abierta.

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• Determinación de las Corrientes de Inserción de
  Transformadores en una Red Eléctrica

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• La inserción de grandes transformadores en las
  redes de alta tensión puede determinar
  transitorios de notable amplitud y duración,
  tanto en tensión como en corriente, debido a las
  condiciones de alinealidad por saturación del
  núcleo, como al efecto de histéresis y al
  magnetismo remanente.

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• Estudios de Tensión de Restablecimiento para la
  Especificación de Interruptores de la Cuarta
  Línea de 500 kV Comahue - Buenos Aires

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• TRV (Transient Recovery Voltage)
• RRRV (Rate of Rise of Restriking Voltage).

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• Norma IEC 56 Método de los 4 Parámetros
• u1 Primer pico de la tensión de
  restablecimiento.
• t1 Tiempo en que se alcanza la tensión u1 a
  partir de la interrupción de corriente.
• uc Tensión de pico máxima de la tensión de
  restablecimiento
• t2 Tiempo en que se alcanza la tensión uc a
  partir de la interrupción de corriente.

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• Se realiza sobre el tramo Piedra del Águila -
  Choele Choel que es el de mayor longitud de la
  línea y en la condición de máxima transferencia.
• Fue modelado el Sistema Sur completo, con el
  programa ATP, y se realizaron los estudios sobre
  los interruptores en Piedra del Águila y en
  Choele Choel

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• Las líneas entre Alicurá y El Chocón y las de El
  Chocón a Ezeiza se modelaron con sus
  acoplamientos mutuos.
• En todas las líneas se modelaron sus
  transposiciones reales.

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• Red de 500 kV

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• Equivalentes en 50 Hz
• Alicurá Central Hidráulica y demanda de ERSA.
• Piedra del Aguila Conexión de la CH Pichi Picún
  Leufú.
• Choele Choel Demanda ERSA
• Bahía Blanca Central Térmica y demanda
• Olavarría Demanda

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• Equivalentes en 50 Hz
• Abasto Red de Subtransmisión
• Ezeiza Red de Subtransmisión
• Henderson Red de Subtransmisión
• Puelches Red de Subtransmisión
• Cerrito de la Costa CH P.Banderita y CT Loma de
  la Lata
• El Chocón Red de Subtramisión y Cent. Hidroel.

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• Estructura típica de la línea CRS

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• Modelado de
• La Nueva Línea
• Equivalentes
• Generadores
• Transformadores
• Reactores
• Cargas
• Descargadores de OZn

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• Modelado de
• Resistencia de Arco
• Corriente (A) Tensión (V)
• 6.9 1720.
• 20.6 2400.
• 51.6 2900.
• 70.0 3100.

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• Interruptores
• De 2 Cámaras con una capacitancia de ecualización
  de 2500 pF por cámara

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• Reactancias de Capacitores Serie
• ET Choele Choel
  Reactancias
• Banco 1.3 (Ch. Choel-P.Aguila) 28,6 ?
• Banco 1.4 (Ch. Choel- B. Blanca) 19.8 ?
• ET Olavarría
• Banco 2.3 (Olavarría-B.Blanca) 22,7 ?
• Banco 2.4 (Olavarría-Abasto) 24.0 ?

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• Compensación Shunt en Línea
• Reactores en
• Choele Choel a
• Piedra del Águila 250 MVAr
• Bahía Blanca 170 MVAr
• Bahía Blanca a Olavarría 150 MVAr
• Olavarría a Abasto 150 MVAr

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• Apertura en Oposición de Fase
• uc 1435 kV
• t2 2960 mseg.
• RRRV u1/t1 0.48 kV/mseg.

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• Apertura en Oposición de Fase

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• Apertura en Oposición de Fase

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• Apertura Intempestiva de Líneas
• Resultados Apertura Intempestiva de Línea Piedra
  del Aguila - Choele Choel
• TRV RRRV
• P. del Águila 416 kV 0.152 kV/mseg
• Ch. Choel 500 kV 0.183 kV/mseg

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• Apertura Intempestiva de Líneas
• Resultados Apertura de Línea Piedra del Águila -
  Choele Choel por Interdisparo
• TRV RRRV
• P. del Águila 879 kV 0.063 kV/mseg
• Ch. Choel 916 kV 0.112 kV/mseg

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• Apertura por Falla Kilométrica
• Apertura de la Línea Piedra del águila Choele
  Choel, en Presencia de Falla Kilométrica
• TRV RRRV
• P. del Águila 788 kV 0.503 kV/mseg
• Ch. Choel 588 kV 0.197 kV/mseg
• U1 608 kV T1 1210 useg.

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• Apertura por Falla Kilométrica

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• Valores Críticos
• TRV 1435 kV
• Uc 1435 kV
• T2 2960 useg.
• RRRV 0.500 kV/useg
• U1 608 kV
• T1 1210 useg

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• Análisis de Perturbación con Resonancia a Fase
  Abierta, Solicitación Sobre el Equipamiento y
  Propuesta de Protección

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• Antecedentes
• Ante una contingencia a fase abierta, se presenta
  en una fase de un transformador una sobretensión
  de 1.55 p.u., con una duración de 800 ms
• Se da a consecuencia de una resonancia a fase
  abierta entre las diferentes componentes
  reactivas que intervienen en el fenómeno
• Se analiza el fenómeno y se presenta una
  propuesta de protección para evitar daños.

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• Registro Oscilográfico

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• Descripción del Fenómeno

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• Representación de la Contingencia
• Modelado
• Transformador de Potencia
• 150/150/50 MVA
• 500(1015) x(1) /138/34.5 kV
• Xa 17.97 Xm -0.67 Xb 27.37
• En 500 kV el transformador se encuentra protegido
  con
• descargadores de ZnO de Unom ? 396 kV

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• Modelado del Transformador

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• Curva de Magnetización Representación
• (Vknee point) de 1.10 p.u. en 13.2 kV

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• Curva de Magnetización Representación

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• Curva de Magnetización - Representación
• La Xac para transformadores es 2 veces la
  reactancia de cortocircuito de secuencia
  positiva, siendo esta última aproximadamente la
  reactancia de dispersión del arrollamiento de
  alta tensión.
• XAC de Magnetización ? XMagn.ac
• Xac XMagn.ac XA 20 18 38
• Vknee point 1.10 p.u - Xac 38

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• Condiciones Previas a la Contingencia
• Flujo a Romang desde Resistencia de 539 MW
• Flujo de Romang a Santo Tomé de 463 MW
• Carga en 132 kV de Romang - 75 MW.

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• Simulación de la Maniobra
• T 0 ms Se inicia la simulación
• T 20 ms Se presenta la falla monofásica en fase
  R en la línea Romang Santo Tomé en un punto
  próximo a Romang (Se simuló la falla a 45 km de
  Romang que es el posicionamiento de una
  transposición)
• T 100 ms Se abren (en su fase R) los
  interruptores de las líneas Resistencia Romang
  en Resistencia y Romang Santo Tomé en Romang.
• T 900 ms Se despeja la falla y sé recierra la
  fase R del interruptor de Resistencia.

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• Registro Oscilográfico

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• Análisis de Resultados
• Umax ? 1.58 p.u. Edesc ? 2.58MJ T ? 800 ms
• Es de interés implementar algún tipo de
  protección para evitar riesgos

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• Análisis de Sensibilidad
• Se determina que un codo de saturación (knee
  point) más elevado o una reactancia de núcleo de
  aire Xac mayor, exigirían aún más las
  solicitaciones sobre el equipamiento
• Un codo de saturación (knee point) o una
  reactancia de núcleo de aire Xac menores, si bien
  resultarán en solicitaciones menores, exhibirán
  corrientes de magnetización mayores, con sus
  efectos incrementados sobre la protección
  diferencial

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• Propuesta de Protección
• Descargador utilizado - ZnO de Unom ? 396 kV

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• Propuesta de Protección
• Si Tr (strength factor) 1. ? U 396 kV
• Sobretensión ? 396 / (500/1.73) 1.37 p.u.
• Si se tuviese una sobretensión de 1.60 p.u.
• Ur 1.60 / 1.37 1.17 Ur
• Tiempo admisible ? 300 ms

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• Relés de tensión temporizados
• Siendo V1 lt V2 lt V3 y en consecuencia T1 gtT2 gtT3,
  si se presentase una tensión una tensión
  levemente inferior a V3, está se mantendrá un
  tiempo T2, el mismo concepto aplicado a V2,
  mantendrá esta tensión un tiempo T1 y si se
  aplicase una tensión próxima a V1 el relé no
  actuará.
• Esto viene al efecto de que para la determinación
  de las solicitaciones dieléctricas o térmicas de
  cada nivel de tensión, se lo debe considerar con
  una duración del nivel inmediato de mayor
  duración

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• Propuesta de Protección
• Una propuesta para protección de transformador
  es
• Una propuesta para protección de línea es

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• Propuesta de Protección
• Ejemplo de aplicación de la protección sobre el
  transformador

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• Conclusiones
• Normalmente cuando se realiza un estudio de
  diseño de compensación en líneas, entre las
  condiciones que se analizan se encuentran las de
  fase o dos fases abiertas, por eventuales
  sobretensiones que se pudieran provocar sobre la
  o las fases flotantes, (sin referencia) a
  consecuencia de resonancia sincrónica y que
  podría afectar al equipamiento.
• Nunca se considera un caso en que se de una
  configuración como la que se presentó en las
  líneas Resistencia Romang - Santo Tomé, con el
  transformador en Romang con una fase sin
  referencia, el que fue analizado en este
  informe.

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• Conclusiones
• De producirse esto, de acuerdo a lo expuesto, y
  si se dan ciertas condiciones en los parámetros
  de las líneas y del transformador se podrían
  presentar sobretensiones que den lugar a
  solicitaciones dieléctricas y térmicas excesivas
  sobre el equipamiento.
• Por lo tanto salvo que se asumiese que la
  contingencia mencionada es de probabilidad nula,
  parece lógico adoptar protecciones de
  sobretensión temporizadas con el objeto de
  proteger al equipamiento.