Resumen Análisis de Un Caso de Resonancia a Frecuencia Industrial en El Sistema Eléctrico Peruano

7/23/2019 Resumen Análisis de Un Caso de Resonancia a Frecuencia Industrial en El Sistema Eléctrico Peruano

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ANÁLISIS DE UN CASO DE RESONANCIA AFRECUENCIA INDUSTRIAL EN EL SISTEMA

ELÉCTRICO PERUANO

1. INTRUDUCCION

Los componentes eléctricos de un sistema de potencia al estarconformados por elementos resistivos, inductivos y capacitivos, enalgunas condiciones particulares de su operación o de suconguración eléctrica, pueden constituir circuitos resonantes.Generalmente los sistemas eléctricos son proyectados evitandosituaciones riesgosas de operación, pero la práctica ha demostradoque algunas situaciones no son identicadas a tiempo y losfenómenos ocurren en determinadas condiciones.Las resonancias pueden envolver las conexiones de componentesinductivos y capacitivos en serie o en paralelo, siendo los valoresmáximos de las sobretensiones y sobrecorrientes limitados

solamente por las resistencias de los componentes.Las instalaciones de los compensadores estáticos, donde hay ltrosconectados en el lado de baa tensión del transformador principal, soncircuitos propicios para la aparición de resonancias.Generalmente los fabricantes procuran evitar este tipo de problemas,utili!ando un interruptor o un seccionador especial para laenergi!ación de los ltros, el cual es maniobrado solamente despuésde transcurrido un tiempo sucientemente largo para elamortiguamiento de los transitorios debidos a la energi!ación deltransformador.

2. DESCRIPCION DEL SISTEMA ELECTRICO PERUANO

"on la evolución y cambios en las redes, se formó el sistema eléctricointerconectado nacional, el cual quedó distribuido geográcamenteen el territorio nacional seg#n se muestra en la $igura

%n el periodo de m&nima demanda, el sistema presenta en algunasáreas operativas 'norte y sur(, décit de compensación reactivainductiva manifestándose mediante tensiones elevadas de operación)mientras que, en periodo de máxima demanda otras áreas 'Lima(

presentan décit de compensación reactiva capacitiva,manifestándose por muy baas tensiones de operación.



%n consecuencia, el sistema eléctrico peruano presenta !onas cr&ticasen los cuales se evidencias problemas dinámicos y transitorioselectromagnéticos como la resonancia y ferrorresonancia.

3. FENOMENO DE RESONANCIA

Las inductancias y capacitancias de los componentes de un sistemaeléctrico pueden constituir un circuito resonante en función de suscondiciones particulares de operación o de su conguración."uando se produce una resonancia entre los componentes inductivosy capacitivos de una instalación, los valores máximos de sobretensióny corriente sólo están limitados por las resistencias de loscomponentes de la red.

- CIRCUITOS RESONANTES

Las conguraciones clásicas donde se pueden ocurrir con mayor

facilidad los casos de resonancia son*

+ Los "ircuitos de ervicios -uxiliares ó istribución. on loscircuitos que utili!an los fusibles para la protección contra cortocircuitos donde hay cacles de energia y transformadores conneutro aislado.

/na falla monofásica provoca que un fusible se funda y abra lafase, con lo cual la capacitancia del cable de energ&a forma uncircuito serie con la inductancia del transformador, pudiendocongurar un circuito resonante, dependiendo de los parámetrosque tengan.

+ %n L&neas de 0ransmisión 1aralelas con "ompensación hunt. %sel caso de l&neas muy largas ó l&neas que operaran con baa carga,

que requieren del empleo de reactores shunt para compensar elefecto capacitivo de las l&neas.%sta conexión l&nea2reactor presenta una conguración resonanteal efectuar un recierre monofásico.

La frecuencia natural de lineas compensadas generalmente estamuy cercana a lafrecuencia de operación del sistema. %sta proximidad depende delgrado de compensación con el que se halla dise3ado. L&neas con



compensación entre 452657 y para el 8557, pueden generarpicos resonantes9:;, que ser detectados y evitados en el dise3o delos reactores.+ 0ransformadores de tensión. Los transformadores de tensióninductivos pueden formar circuitos resonantes de su inductancia

con las capacitancias parásitas a través de los contactos de losinterruptores de potencia,congurando un circuito serie.

<tro caso, la constituye la conexión de un transformador detensión inductivo, con la capacitancia de acoplamiento a tierra enun sistema con neutro aislado

+ %nergi!ación de grandes 0ransformadores. ependiendo de losparámetros de la red y del transformador, pueden generarseresonancias armónicas provocando tensiones muy altas con fuerte

distorsión

- RESPUESTA EN FRECUENCIA

Los sistemas eléctricos de potencia son estudiados mediantemodelos matemáticos que tratan de representar los fenómenosreales que ocurren en deben ser modelados adecuadamentedependiendo del tipo de análisis que se quiere reali!ar y deltiempo de duración del fenómeno en observación.

Los parámetros de un componente son la resistencia, inductanciay capacitancia, cuyos valores dependen el tipo de equipo, de lageometr&a de sus conductores, de las caracter&sticas de losmateriales y de los fenómenos electromagnéticos a los que seencuentran sometidos.

el comportamiento apreciado, la bibliograf&a de fenómenostransitorios electromagnéticos reere de que las l&neas debenemplear un modelo con parámetros en función de la frecuencia,con el cual se pueden estudiar los fenómenos de energi!ación del&neas, fenómenos de sobretensiones de maniobras y de origenatmosférico.

- TIPOS DERESONANCIA

La resonancia en los circuitos eléctricos se produce por elacoplamiento entre los elementos inductivos y capacitivos, los



cuales pueden llegar a anularse) y presentar el comportamientode un circuito resistivo pero con una gran circulación de corrientey un incremento s#bito de la tensión.

Resonancia en Serie. e presenta en los circuitos =2L2"

conectados en serie alimentados mediante una fuente de tensiónalterna*

Resonancia en Paralelo. e presenta en los circuitos =2L2" enparalelo alimentados mediante una fuente de tensión alterna*

4. CASO DE RESONANCIA

%n el istema %léctrico >nterconectado 1eruano, se presentó un casode =esonancia a frecuencia industrial '45?!(, el cual ocurrió el @: dediciembre del @558 a las 85*@: horas en el área del sistema llamadoA-nillo de 0ingo Bar&aC) al quedar en una conguración muy radialcon l&neas de @@5 DE descargadas, por alimentar una peque3a carga'8F B(. %sta conguración se presentó, debido al mantenimiento de

una de las l&neas de enlace del anillo, la l&nea Ei!carra21aramonga 'L2@H:( y el E" 'IJ5K2H BE-r( de la .%. Ei!carra.

urante el mantenimiento de los equipos, las barras de esta áreaoperaban con tensiones en el rango de @@ DE al no tener sucienteselementos de control de reactivos. %l mantenimiento del E" en la.%. Ei!carra concluyó primero que la l&nea,motivo por el cual se puso en servicio para controlar la tensión en labarra de la .%. Ei!carra y subir carga al cliente minero de ésta barra1osteriormente, el "oordinador del istema al vericar lascondiciones estables del sistema y no haber evidencias claras delorigen de las oscilaciones, dispuso la puesta en servicio del E") conlo cual, aparecieron nuevamente las oscilaciones de tensión ycorriente, procediendo inmediatamente a desconectar el E" de la.%. Ei!carra) con lo cual cesaron las oscilaciones.

. ANALISIS DE SISTEMA RESONANTE



1ara conocer meor el comportamiento del sistema ante estefenómeno y poder plantear las soluciones más adecuadas, se empleóel método de simulación de la A>mpedancia -rmónicaC con el softMare-012raMg. 0omando como referencia la barra de @@5 DE de la .%.

0ingo Bar&a, se halló la impedancia armónica de la red que semuestra en la $igura NO.4) y en la que se obtiene que la frecuenciade resonancia se produce a los 888 ?!.

0omando la misma referencia anterior, se halló la impedanciaarmónica para la nueva conguración condición más cr&tica desobretensión en esta área de la red. %n esta gráca se obtiene que lafrecuencia de resonancia se produce a los 4@ ?!.

!. CONCLUSIONES

Las diferentes conguraciones que puede adoptar un sistema depotencia que enlacen elementos de compensación reactiva inductivay capacitiva, pueden congurar circuitos resonantes cercanos a lafrecuencia de operación del sistema.Los fenómenos de resonancia en los sistemas de potencia pueden serestudiados mediante un análisis de la A>mpedancia -rmónicaC,evaluado para diferentes conguraciones más probables.

Los fenómenos de resonancia, se evidencian por el incremento s#bitode tensión que se mantiene dentro de un proceso oscilante) el mismoque puede ser controlado con una estrategia de protección desobretensiones, que desconecte equipos que modiquen losparámetros para sacarlo del punto de resonancia.

Las l&neas de transmisión que tengan compensación reactivainductiva shunt en elextremo, ó l&neas que posean compensación serie, es necesarioreali!ar un estudio resonancia para determinar las conguraciones y

frecuencias peligrosas para la operación del sistema

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