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LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO BASADO EN CORRIENTES JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANO LEONEL SERRANO PALENCIA

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El presente trabajo tiene como finalidad,caracterizar fallas relacionadas en sistemas de distribución, para así poder relacionar el punto de origen de dichas perturbaciones.

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LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO

BASADO EN CORRIENTES

JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANOLEONEL SERRANO PALENCIA

UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

BOGOTA D.C2015

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LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO

BASADO EN CORRIENTES

JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANOLEONEL SERRANO PALENCIA

UNIVERSIDAD DE LA SALLEFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

BOGOTA D.C2015

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Nota de aceptación:

Presidente del jurado

Jurado

Jurado

Bogotá, __ diciembre de 2015

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RESUMEN

TITULO: LOCALIZACIÓN DE FUENTES DE VOLTAJES SAGS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN A PARTIR DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL ALGORITMO BASADO EN CORRIENTES

AUTOR: JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANO, LEONEL SERRANO PALENCIA

PALABRAS CLAVES: CALIDAD DE ENERGÍA, SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN, VOLTAJE SAGS, PERTURBACIONES.

DESCRIPCION:

En sistemas de distribución, uno de los problemas más importantes relacionados

con la calidad de energía son los “voltage sags”, este tipo de perturbaciones

presenta un impacto importante para los clientes industriales.

Las causas más comunes de este tipo de perturbaciones son representados por

arranque de motores, energización de transformadores , cambios bruscos de

carga y fallas dentro del sistema, por lo cual el objetivo de este trabajo será la

implementación del algoritmo basado en corrientes, donde se busca localizar las

fuentes de voltaje sags dentro de un sistema de distribución , para lo cual es

necesario caracterizar fallas que se puedan presentar en el sistema y analizar el

comportamiento del sistema antes y durante la perturbación para ubicar el origen

de la misma utilizando el software ATP.

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ABSTRACT

TITLE: LOCATION SOURCE OF VOLTAGE SAGS IN DISTRIBUTION SYSTEMS

FROM THE IMPLEMENTATION OF ALGORITHM BASED ON CURRENT

AUTHOR: JAIME ANDRES MONDRAGON GALEANO

KEYWORDS: POWER QUALITY, DISTRIBUTION SYSTEM, VOLTAGE SAGS,

DISTURBANCES.

DESCRIPTION:

In distribution systems, one of the most important problems related to power quality

are the "voltage sags" this type of disturbance has a significant impact on industrial

customers.

The most common causes of such disturbances are represented by motor starting,

energizing transformers, sudden load changes and failures within the system, so

the aim of this work will be the implementation of the algorithm based on currents,

which seeks locate sources of voltage sags in the distribution system, which is

necessary to characterize flaws that may occur in the system and analyze system

behavior before and during the event to locate the origin of it using the ATP

software.

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TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN..........................................................................................................................7

1.1 Hundimientos de tensión (voltage sags).............................................................................8

1.2 Caracterización de hundimientos.......................................................................................9

1.3 Causas de los hundimientos en tensión...........................................................................12

2 Bibliografía...............................................................................................................................14

Figura 1.1 Clasificación de los eventos en tensión según standard IEEE 1159-1995.........................8Figura 1.2 Diagrama fasorial de Hundimientos trifásicos................................................................10

Tabla 1-1. Tipo de hundimientos según falla....................................................................................10Tabla 1-2. Valores de tensión para cada tipo de hundimiento.........................................................11

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1 INTRODUCCIÓN

La calidad de la energía es un tema importante para los sistemas eléctricos, el

cual abarca un gran número de investigaciones, las cuales son de interés tanto

para los operadores de red y los usuarios finales, algunos de los aspectos de

estudio son : la forma de onda, continuidad del servicio, aspectos económicos

entre otros.

En relación a la calidad de la energía a nivel colombiano, se presenta la resolución

CREG 065 del 2012, la cual establece la responsabilidad por parte del operador

de red de que la tensión suministrada en el punto de conexión cumpla con los

límites establecidos además de contar con un sistema de medición y registro de

calidad de potencia, con el fin de asumir la responsabilidad de la identificación de

perturbaciones presentes en el sistema y así mismo realizar las acciones

necesarias para su corrección, y poder impartir sanciones de tipo económico. [1]

Según [2] las perturbaciones de calidad de potencia se clasifican en:

Transitorios electromagnéticos.

Variaciones de tensión de corta duración.

Variaciones de tensión de larga duración.

Desbalance en tensión.

Distorsión de la forma de onda de la señal.

Fluctuaciones de tensión.

Variaciones de la frecuencia.

Entre las variaciones de corta duración se encuentran los hundimientos en tensión

(sags), los cuales son caídas de tensión momentáneas por debajo de un valor

establecido. Los hundimientos que experimenta un usuario pueden ser

ocasionados por fallas en el sistema, conexiones de cargas grandes o maniobras

en la red, entre otras. Por lo tanto, se considera que la ocurrencia de los

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hundimientos en tensión es de carácter aleatorio y no se puede predecir

puntualmente el lugar de ocurrencia, el momento y las características propias de

dichos hundimientos.

1.1 Hundimientos de tensión (voltage sags)

Una de las perturbaciones de calidad de potencia que más afecta a los usuarios

industriales del servicio eléctrico son los sags de tensión este tipo de perturbación

ocasiona interrupciones en procesos productivos, mal funcionamiento de equipos

eléctricos, perdida de programación de dispositivos electrónicos, y disminución en

la vida útil de los equipos. Debido a que los usuarios están interconectados por

medio del sistema de distribución, un solo evento en ese sistema puede ocasionar

hundimientos en tensión en muchos de los usuarios.

Figura 1.1 Clasificación de los eventos en tensión según standard IEEE 1159-1995

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Dentro de la clasificación anterior, se puede realizar una división más detallada

para los hundimientos y las elevaciones clasificándolos en instantáneos (0.5 a 30

ciclos), momentáneos (30 ciclos a 3 segundos) y temporales (3 segundos a 1

minuto).

En particular, un hundimiento es una caída de tensión por debajo del 90% y por

encima del 10% de la tensión de referencia cuya duración esta entre medio ciclo y

1 min. Generalmente el hundimiento se caracteriza por dos valores, la magnitud

del hundimiento (diferencia porcentual entre la referencia y el mínimo valor de

tensión de evento) o el valor residual de tensión y por la duración del evento. [3]

1.2 Caracterización de hundimientos

Debido a que los sistemas de distribución y transmisión son trifásicos, las fallas

monofásicas, bifásicas y trifásicas también ocasionan distintos tipos de

hundimientos caracterizados por las magnitudes de tensión en cada una de las

fases y además por el ángulo entre estas. Para estudiar este tipo de hundimientos,

[4] propone una clasificación de siete tipos de hundimientos basada en el tipo de

falla que genera el hundimiento y en la conexión de la carga.

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Figura 1.2 Diagrama fasorial de Hundimientos trifásicos

Tabla 1-1. Tipo de hundimientos según falla

Tipo falla Carga conectada en Y Carga conectada en Δ

Trifásica Tipo A Tipo A

Bifásica Tipo E Tipo F

Bifásica a tierra Tipo C Tipo D

Monofásica Tipo B Tipo C

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En la tabla 1.2 se muestran las relaciones entre las tensiones de las fases de

cada hundimiento.

Tabla 1-2. Valores de tensión para cada tipo de hundimiento

Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D

V a=V V a=V V a=1 V a=V

V b=−12V− j √3

2V V b=−1

2V− j √3

2V V b=−1

2V− j √3

2V V b=−1

2V− j √3

2V

V c=−12V + j √3

2V V c=−1

2V + j √3

2V V c=−1

2V + j √3

2V V c=−1

2V + j √3

2V

Tipo E Tipo F Tipo G

V a=1 V a=V V a=23+ 1

3V

V b=−12V− j √3

2V V b=−√3

3j−1

2V− j √3

6V V b=−1

3−1

6− j √3

2V

V c=−12V + j √3

2V V c=−√3

3j−1

2V+ j √3

6V V c=−1

3−1

6+ j √3

2V

Cuando ocurre una falla en el sistema, dependiendo de las conexiones se pueden

observar hundimientos en otros nodos de la red. Estas conexiones son por medio

de líneas o transformadores cuyos devanados primario y secundario están

conectados en alguna configuración (Dy, Yy, DNyn, etc.). De acuerdo con dicha

configuración, existen variaciones entre las secuencias positiva, negativa y cero, lo

que implica que los hundimientos que ocurren en un lado del transformador se

reflejen al otro lado de manera distinta. En la tabla 1.3 se resume como un tipo de

hundimiento observado en el lado primario, se ve en el lado secundario de un

transformador según el tipo de conexión [3].

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Tabla 1-3. Transformación de hundimientos en el lado de secundario

Conexión del

transformador

hundimiento en el lado primario

Tipo A

Tipo B

Tipo C

Tipo D

Tipo E

Tipo F

Tipo G

Ynyn A B C D E F G

Yy, Dd, Dz A D C D G F G

Yd, Dy, Yz A C D C F G F

1.3 Causas de los hundimientos en tensión

Los hundimientos en tensión son ocasionados en gran medida por fallas

monofásicas. Las fallas trifásicas aunque son las más graves no son muy

comunes. Por tanto, las causas de los hundimientos en tensión que ocurren en la

red se pueden agrupar en las siguientes [3]:

Descargas Atmosféricas. Condiciones de lluvia o descargas atmosféricas aumentan la probabilidad de fallas en la red.

Condiciones geográficas o locativas. Contacto con ramas de ´árboles o estructuras de construcción.

Maniobras en el sistema. Operaciones, cierres o recierres de las protecciones del sistema.

Presencia de animales. Aves en líneas aéreas, roedores en líneas subterráneas.

Degradación de los elementos del sistema. Contaminación de los aisladores y degradación de cables.

Conexión de cargas grandes. Arranque de motores, fallas en instalaciones de usuarios.

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2 Bibliografía

[1] CREG, «Resolucion 065 del 2012,» 2012.

[2] IEEE, «standard IEEE 1159,» 1995.

[3] M. F. R. Lozano, Diseño De Una Metodología Para El Análisis De Sags De Tensión En Redes De Distribución, Bogota, 2011.

[4] M. H. J.Bollen, Understanding Power Quality Problems. Voltage Sags and Interruptions, Gothenburg, Sweden, 2000.