Coordinación de aislación a las descargas atmosféricas en instalaciones de alta tensión

Abstract

El propósito de esta tesis consistió en analizar la coordinación de aislación a las descargas atmosféricas en las líneas y estaciones de alta tensión (entre 100 kV y 245 kV), tomando como modelos diseños típicos de la red de transmisión uruguaya. Inicialmente se describieron, en términos generales, los conceptos principales de un proceso de coordinación de aislación y las principales características de las descargas atmosféricas. La temática se abordó en dos partes. La primera parte se enfocó en la coordinación de aislación para las líneas, donde se describieron los conceptos principales y los modelos a utilizar. Se desarrolló en detalle un ejemplo de aplicación en que se compararon dos modelos distintos de líneas aéreas que difieren en la altura de las torres, disposición de hilos de guardia y en el largo de la cadena de aisladores. Asimismo, para cada línea, se simularon distintos modelos de cadenas de aisladores y resistencias de puestas a tierra en la torre donde se inyecta la descarga, con la intención de evaluar cómo impactan los diferentes modelos en los resultados de las simulaciones y en las tasas de falla de la línea. De igual forma, la descarga fue simulada de distintas maneras con el mismo fin. La segunda parte se orientó a la coordinación de aislación para las estaciones, donde se desarrollaron dos metodologías distintas. Una de ellas consistió en representar la descarga atmosférica como una fuente de corriente, aplicada directamente en la línea conectada a la estación. La otra, en modelar la descarga de manera simplificada como una fuente de tensión. El objetivo de esto fue sopesar los resultados obtenidos y elegir así la mejor metodología. Siendo el descargador un equipo de vital importancia para la protección de la estación frente a fenómenos de alta frecuencia, como lo son las descargas atmosféricas, fue de interés analizar dos modelos distintos de descargadores, para evaluar su desempeño en la limitación de las sobretensiones en la estación. Los resultados obtenidos muestran la conveniencia de coordinar la aislación de las líneas utilizando modelos muy precisos de la fuente de corriente que modela el rayo, las cadenas de aisladores y las resistencias de puesta a tierra. En forma análoga, los resultados de la coordinación de aislación de la estación muestran diferencias importantes entre los resultados obtenidos aplicando una metodología simplificada en relación a los resultados obtenidos en base a un modelado más preciso.