Escuela de Ingeniera Elctrica

Departamento de Potencia

Laboratorio de Sobretensiones

Prctica: 2

Simulacin de una lnea de transmisin en parmetros concentrados

Objetivos

El objetivo de esta prctica es ampliar el manejo del programa de simulacin ATPDraw.

Se modelara una lnea de transmisin de 115 kV de un conductor por fases con dos cables de guarda.

Se observara las caractersticas transitorias de tensin y corriente al final de la lnea en tres casos particulares: en vacio, en corto circuito y conectado a una carga. Utilizando los dos modelos de lneas de transmision

Metodologa

Se simulara el comportamiento de la lnea de 115kV, doble terna

Se colocaran dos interruptores trifsicos al comienzo de la lnea y al final de esta.

El primer interruptor que energiza a la lnea tendr un tiempo de cierre de 3 mseg, el segn interruptor se mantendr abierto para estudiar la lnea en vacio y cerrado para el estudio de corto circuito y cuando a la lnea se conecte una carga

Utilizaremos dos modelos de lnea en el ATPDraw el modelo pi para modelar la lnea en parmetros concentrados tomando en cuenta que tenemos un haz de conductores por fase.

El tiempo max de simulacin ser mayor a 16 mseg que es el tiempo que dura un ciclo de la tensin de la fuente

Fuente : 93.897 kVpico AC @60 Hz, los parmetros de la lnea son los siguientes

Resultados de la simulacin linea 115 kV de parmetros concentrados

a) Energizacin de lnea en vacio, cierre del interruptor t=0 seg

Grfica 1.-Voltaje al final de linea

En la grfica 1 observamos la tensin en vaco al energizar la lnea de transmisin, como desde el cierre del interruptor en t=0seg hasta los t=40 mseg la el voltaje en la salida de la linea sufre cambios, esto se debe a las continuas reflexiones que ocurren en la linea ya que tenemos una lnea en vaco y esto implica un reflexin positiva de valor 1, esto hace en la onda de llegada tenga un valor positivo y ocurre la suma de la onda incidente ms la onda reflejada y esto ocurre hasta que la onda reflejada se atenue ya que segn la grfica anterior el modelo de linea de transmisin posee un coeficiente de atenuacin no nulo.

b) Ocurrencia de corto circuito al final de la lnea

Grfica 2.- voltaje de corto circuito

Grfica 3.- corriente de corto circuito

Se observa en la grfica 2 la tensin de corto que es muy pequea. Donde la tensin es la suma de respuesta senosoidal mas una respuesta exponencial es decir una componente simtrica y componente asimtrica.

En la grfica 2 observamos la tensin en vaco al energizar la lnea de transmisin, desde el cierre del interruptor en t=0seg el voltaje en la salida de la linea sufre cambios, esto se debe a las continuas reflexiones que ocurren en la linea ya que tenemos una lnea en corto y esto implica un reflexin negativa de valor 1, esto hace en la onda de llegada tenga un valor positivo y ocurre la suma de la onda incidente ms la onda reflejada las cuales son casi iguales en magnitud pero de diferente polaridad.

En la grfica 3 observamos la corriente de corto circuito donde, el comportamiento transitorio de la corriente de corto circuito viene dado por la suma de la componente simtrica (seal senosoidal) ms la componente asimtrica (seal sinusoidal), esto nos da como resultados unos valores de sobre corriente.

c) Energizacin de una lnea con una carga resistiva R=176.333 ohm

Grfica 4.- voltaje en la carga

Grfica 5.- corriente en la carga

En las grficas anteriores no observamos ningn valor de sobre-tensin esperado y ningn valor de sobre corriente, esto nos da indicios de que el modelo pi para lneas de transmisin no nos ayuda a observar los fenmenos transitorios.

Resultados de la simulacin linea de 115 kV de parmetros concentrados

dividiendo la lnea de tres segmentos

a) Energizacin de lnea en vacio, cierre del interruptor t=3 mseg

Grfica 6.- voltaje al final de la lnea

Grfica.-7 voltaje en una fase al final de la lnea (grafica roja) con respecto al voltaje de una

fase de entrada

Al dividir la lnea en segmentos es como si estuvisemos distribuyendo los parmetros concentrados, esto lo podemos utilizar para hacer una aproximacin por parmetros distribuidos.

A diferencia de la grfica 1 al distribuir los parmetros se observa mejor el efecto transitorio esto se debe al cambio de modelo de la lnea.

En la grfica 9 observamos la tensin en vaco al energizar la lnea de transmisin, como desde el cierre del interruptor en t=0seg el voltaje en la salida de la lnea sufre cambios, esto se debe a las continuas reflexiones que ocurren en la lnea ya

que tenemos una lnea en vaco y esto implica un reflexin positiva de valor 1, esto hace en la onda de llegada tenga un valor positivo y ocurre la suma de la onda incidente ms la onda reflejada y esto ocurre hasta que la onda reflejada se atenu ya que segn la grfica anterior el modelo de linea de transmisin posee un coeficiente de atenuacin no nulo.

b) Ocurrencia de corto circuito al final de la lnea

Grfica 8.- voltaje de corto circuito

Grfica 9.- corriente de corto circuito

A diferencia de la grfica 4, en la grfica 12 se observa mucho mejor la parte transitoria de la corriente de corto circuito donde aparacen las reflexiones de la resistencia de falla la cual la modelamos con una carga de valor muy pequea, esto nos da indicisios que al distribuir la linea de parmetros concentrados, podemos tener una mejor respuesta del fenmeno transitorio.

c) Energizacin de una linea con una carga resistiva R=176.333 ohm

Grfica.- 10 voltaje por fase en la carga

Grfica.- 11 corriente en la carga trifasica

Distribuyendo los parmetros concentrados, podemos apreciar un poco el fenmeno transitorio en la carga al energizar la lnea, lo cual no ocurra cuando concentrbamos todos los parmetros en un solo punto que es lo que se observa en la grafica 6.

Conclusiones

Concluimos que modelando un lnea con modelo pi de parmetros concentrados, no nos da la informacin correspondiente del fenmeno transitorio, para estudios en rgimen permanente si sera una buena opcin de modelar lneas de transmisin, pero concerniente a esta materia no sera una opcin viable

Referencias

Manual ATPDraw ATPDRAW version 5.6 for Windows 9x/NT/2000/XP/Vista Users' Manual.