Introducción
Las líneas en alta tensión producen un efecto capacitivo con valores que no se pueden despreciar, ya que traen como consecuencias sobrecorrientes en diferentes partes de la línea que pueden provocar accidentes si no se protege adecuadamente.
En el presente documento se expone la práctica 5 de la materia de Sistemas de Protección en Alta Tensión, donde se simulará una línea media "T" para determinar las sobrecorrientes en diferentes eventos para así determinar en que parte se debe proteger una línea media "T".
Estudio del arte
2.1 Línea media de transmisión.
Una línea media de transmisión es aquella que su longitud varia de 60 a 150 km, con una tensión menor o igual a 132 kV. En dicha línea para su cálculo se toma en cuenta efectos óhmico, inductivo y capacitivo.
El efecto óhmico (R) es debido principalmente a propiedades mecánicas del conductor y diferentes variables físicas en el ambiente donde se encuentra tales como temperatura, humedad, suciedad, etc., lo cual trae como consecuencia una oposición al flujo de corriente.
El efecto inductivo (XL) se presenta como reactancia inductiva y es la oposición al cambio de flujo de corriente debido al campo eléctrico como consecuencia a los altos voltajes en que se encuentra el conductor.
El efecto capacitivo (XC) es aquel donde 2 líneas medias actúan como las 2 placas de un capacitor: las dimensiones de tamaño de un capacitor real (las cuales son muy pequeñas tanto tamaño de las placas como distancia entre estas) son compensadas por las grandes longitudes de las líneas y su campo magnético. Es por eso que en líneas cortas el efecto capacitivo se puede despreciar y es debido a la longitud. Como consecuencia de este efecto, la línea presenta una reactancia capacitiva que es la oposición al cambio de flujo de voltaje.
Circuitos para el análisis de líneas medias de transmisión.
Existen 3 tipos de circuitos para el análisis de los fenómenos antes mencionados en líneas medias de transmisión, donde sus ventajas y desventajas son diferentes en cada usuario, estas son:
-T;
-Pi;
-Steinmetz;
El circuito "T" es el que se presenta en la figura 1 y su nombre "T" es debido a su forma y su única carga capacitiva se encuentra en medio del circuito.
Figura 1: Circuito "T".
Fuente: Rodríguez, F. (2006), "El transporte de la energía eléctrica en alta tensión", Reproval, España.
Mujal, R. (2004), "Tecnología eléctrica", UPC, España.
Objetivo.
Determinar en qué punto o puntos del circuito es más eficaz la protección con relevador en un modelo de línea de media tensión "T".
Equipo a emplear.
1 Kit de cables;
4 Amperímetro 0- 2.5 A;
2 Banco de resistencias;
1 Banco de reactancia capacitiva;
1 Banco de reactancia inductiva;
Desarrollo.
El profesor armó el circuito "T" de la figura 2:
Figura 2: Línea media "T"
Donde:
La práctica consistió en tomar las medidas de los 4 amperímetros en los siguientes eventos:
1. En vacío.
2. Con poca carga "Z".
3. Con mucha carga "Z"
4. Corto circuito a la mitad de la línea.
En el primer evento se cerró el interruptor en paralelo con la carga, las medidas fueron las siguientes:
Figura 3: Circuito armado.
Discusión de resultados
El resumen de los resultados se presenta en la tabla 5, donde las corrientes más altas se presentan en el amperímetro 1, ya que en vacío circula una corriente de 0.572 A (al igual que A2), y cuando hay un corto circuito en la mitad, este tiene una corriente de 0.5 A (igual que A3). Por otro lado, cuando hay una sobrecarga, A4 tiene una lectura de 0.296, que al abrir el circuito de la carga para protegerse traerá como consecuencia la sobrecorriente de 0.572 A en A1 y A2, debido a los efectos inductivos y capacitivos que se presentan en una línea media.
Si existiera una falla en la mitad de la línea, se tendría 2 sobrecorrientes en A1 y A2 de 0.5 A.
Tabla 5: Resultado de lecturas práctica.
A1 | A2 | A3 | A4 | ||||||||||
1 | 0.572 | 0.572 | 0 | 0 | |||||||||
2 | 0.358 | 0.358 | 0 | 0.272 | |||||||||
3 | 0.342 | 0.342 | 0 | 0.296 | |||||||||
4 | 0.5 | 0.0 | 0.5 | 0 | |||||||||
Conclusión
La línea de media tensión "T" se protege al principio y al final, ya que ante una sobrecarga, se tendrá que abrir el circuito y dejar en corto la carga, lo que trae como consecuencia una sobrecorriente, de 0.342 al principio de la línea. Si hay una falla a la mitad de la línea, entonces se tendrá que abrir el circuito al principio para evitar una sobrecorriente de 0.5 A.
Cabe mencionar que si solo se coloca una protección al principio de la línea, jamás se podrá detectar una sobrecarga y por lo tanto circulará una sobrecorriente al final de la línea, ya que cuando hay una carga pequeña, A1 tiene una lectura de 0.358 A, pero cuando hay una sobrecarga, A1 tienen una lectura de 0.342 A.
Bibliografía
1. Fuente: Rodríguez, F. (2006), "El transporte de la energía eléctrica en alta tensión", Reproval, España.
2. Mujal, R. (2004), "Tecnología eléctrica", UPC, España.
Autor:
Lira Martínez Manuel Alejandro.
Rivera Cervantes Francisco Guillermo
PROFESOR: ING. FRANCISCO JOSÉ ARROYO RODRÍGUEZ
S.E.P – S.E.S D. – G.E.S.T
INSTITUO TECNOLÓGICO DE CANCÚN
CARRERA:
INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA
MATERIA:
SISTEMAS DE PROTECCIÓN EN ALTA TENSIÓN
LUGAR Y FECHA: CANCÚN Q. ROO A 21 DE NOVIEMBRE DE 2011.
LIRA MARTÍNEZ MANUEL ALEJANDRO.
RIVERA CERVANTES FRANCISCO GUILLERMO
PROFESOR: ING. FRANCISCO JOSÉ ARROYO RODRÍGUEZ
LUGAR Y FECHA: CANCÚN Q. ROO A 21 DE NOVIEMBRE DE 2011.