CAPÍTULO 4.
4.7 ANÁLISIS DE RESULTADOS DE LA DESCARGA EN EL HILO DE GUARDA.
Para el estudio de la descarga en el hilo de guarda, se considera el conductor más cercano a las fases A y C. Se observa en la Tabla 4.14 que el promedio de la magnitud de sobretensión producida por la descarga atmosférica es de 5.7852 MV. El acoplamiento magnético con la fase A produce una sobretensión de 606.9058 kV. Debido a que la fase B se encuentra más cercana al hilo de guarda, la sobretensión alcanza una magnitud promedio de 987.9139 kV.
En la Figura 4.10 y en la Tabla 4.15 se puede observar que la sobretensión en este conductor alcanza una sobretensión máxima de 7.6306 MV, la cual es mayor a la sobretensión ocasionada cuando el rayo incide en los conductores de fase. Las sobretensiones más frecuentes se encuentran en el intervalo de 5.6 MV a 6.4 MV. Asi mismo, la gráfica muestra que existe una distribución normal. La descarga atmosférica se presenta en el hilo de guarda más cercano a las fases B y C. Por esta razón, estos conductores de fase son los más afectados por la sobretensión inducida por la descarga en el hilo de guarda alcanzando niveles de tensión de 1.4 MV.
La magnitud de la sobretensión de la fase A es de 800 kV; esta magnitud es relativamente pequeña al compararla con las sobretensiones existentes en las fases B y C. La magnitud más grande de sobretensión en la fase A es de 715 kV. Esta sobretensión es aproximadamente el 50% de la sobretensión de mayor magnitud existente en los conductores de fase B y C, lo cual se debe a que la distancia entre la fase A y el hilo de guarda que recibe la descarga es mayor a la distancia existente con las fases B y C.
En la Tabla 4.17 y la gráfica de la Figura 4.12 se observa que los niveles de la sobretensión en las fases B y C se disipan de acuerdo a la lejanía con el punto de incidencia de la descarga. La lectura se realizó en los conductores de fase B y C a 600 m del punto de incidencia; la magnitud más grande que se presenta es de 1.28 MV en ambas fases.
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CONCLUSIONES.
En este trabajo se ha realizado un estudio estadístico de sobretensiones en sistemas de transmisión originadas por descarga atmosférica. Las simulaciones realizadas se llevaron a cabo representando las descargas atmosféricas directas en conductores de fase e hilo de guarda. Se variaron los dos parámetros más importantes que son tiempo de frente de onda y la magnitud.
El sistema que se ha modelado es un circuito diseñado con base en una línea de transmisión de 230 kV en el Estado de México. Se puede analizar el efecto de la descarga en el conductor donde incide directamente y su efecto por acoplamiento magnético con los conductores cercanos.
Las sobretensiones transitorias debidas a descargas atmosféricas generan daño a los aislamientos. La disposición de los conductores determina la sobretensión por acoplamiento magnético en las tres fases. En este estudio se observa que al presentarse una descarga atmosférica en el hilo de guarda los valores de sobretensión en el hilo de guarda son de mayor magnitud.
De esta manera se demuestra que el elemento de protección funciona al drenar la corriente de rayo a través de la torre y de sí mismo debido a que la resistencia del conductor de hilo de guarda es mayor en comparación con la resistencia de los conductores de fase, alcanzando una sobretensión de 7.63 MV y en este caso de estudio se presenta un acoplamiento magnético que genera sobretensiones menores a 1.5 MV, que si se compara con lo obtenido en el hilo de guarda es menor al 20%.
El hilo de guarda evita que la descarga incida directamente en los conductores de fase, sin embrago, existe un acoplamiento magnético que produce sobretensiones transitorias en los conductores de fase, estas sobretensiones son de menor magnitud. Si la descarga incide sobre el conductor central (fase B), el acoplamiento magnético en las fases extremas mantiene en todo momento el mismo comportamiento. La sobretensión máxima presentada en el conductor que incide la descarga (fase B) es de 3.37 MV y la sobretensión en las fases adyacentes ocasionadas por el acoplamiento magnético no alcanza los 600 kV; esto es debido a la disposición de los conductores.
Al medir la sobretensión producida por la descarga a 600 m de distancia, se observa que existen perdidas por la impedancia de la línea, además, se observa el retardo de tiempo en el frente de onda ( ).
Es muy importante realizar estudios de sobretensiones transitorias debidas a descargas atmosféricas en líneas de transmisión e hilos de guarda. Esto con la finalidad de obtener un diseño del aislamiento y coordinación de protecciones más adecuado para evitar la pérdida de los equipos de protección o, en el peor de los casos, la pérdida de la línea de transmisión.
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