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ELC 31114: ALTA TENSIÓN
 En esta sección se presenta el material necesario para los participantes en el curso de Alta Tensión para estudiantes no graduados que cursan estudios en Ingeniería Eléctrica en Potencia.

descripción

Descripción del Curso y objetivos de aprendizaje

El presente curso básico de Alta Tensión y Aislamiento a nivel de pre-grado, es un ambiente propicio para la orientación y comprensión de manera cualitativa y cuantitativa los fenómenos asociados al aislamiento eléctrico, además de los mecanismos de cálculos para las sobre-tensiones de más común ocurrencia en los sistemas de potencia.

De igual modo en este curso se presenta algunos de los mecanismos básicos de protección contra sobre-voltajes, y las metodologías adecuada para su dimensionamiento.

Finalmente se presenta nociones elementales de los medios, métodos y sistemas para la medición y estimación de los parámetros característicos del sistema de aislamiento.

 Contenido del curso

 

Objetivos

Objetivos del curso
Las personas que culminen este curso de manera satisfactoria, adquirirán las destrezas necesarias para el análisis del efecto que las sobretensiones tienen sobre los sistemas eléctricos de potencia.

Además el participante comprenderá los efectos de las sobretensiones en los sistemas eléctricos de potencia, de manera de comprender los mecanismos para mitigar los efectos, a fin de proveer de seguridad a los equipos y a las personas dentro de los sistemas eléctricos de potencia.

 
contenido

contenido general del curso

A continuación se muestra un breve resumen del contenido sinóptico a ser tratado y desarrollado a lo largo del curso básico de Alta Tensión.

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 Introducción al Aislamiento y los Fenómenos de Alta Tensión

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 Teoría de Onda Viajera

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 Sobretensiones Externas.

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 Sobretensiones Internas: Maniobras y Temporales.

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 Dispositivos de Protección Contra Sobre-Tensiones y Coordinación de Aislamiento

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 Técnicas de Alta Tensión.

contenido detallado del curso

A continuación se muestra un breve resumen del contenido sinóptico a ser tratado y desarrollado a lo largo del curso básico de Alta Tensión.

Capítulo 1. Introducción al Aislamiento y los Fenómenos de Alta Tensión

Este capítulo tiene como objetivo establecer los fundamentos técnicos y teóricos del aislamiento eléctricos y su comportamiento.

Se trata de los conceptos introductorios asociados a la alta tensión y el sistema de aislamiento. Conceptualización de campo eléctrico, gradiente de potencial, potencia eléctrico y superficies representativas equipotenciales, inducción eléctrica, desplazamiento eléctrico, capacitancia eléctrica, propiedades moleculares de los dieléctricos, fenómeno de polarización –pérdidas por polarización, constante dieléctrica (permitividad), absorción dieléctrica, resistencia de aislamiento, rigidez dieléctrica, superficie límite entre dos dieléctricos.

Tipos de aislamientos u sus características, definición de: Tensión crítica de descarga, tensión resistente y clase de aislamiento y ondas de pruebas normalizadas.

Descargas en materiales dieléctricos. Ruptura dieléctrica en gases, ruptura dieléctrico en líquidos, perforación en sólidos.

Lecturas recomendadas: Capítulo 1 y 2 del Muñoz, y Capítulo 1 al 6 del Siegert.

Capítulo 2. Teoría de Onda Viajera

El objetivo de este capítulo es calcular mediante la teoría de ondas viajeras las sobretensiones en sistemas de potencia. Circuitos y constantes distribuidas, y en aplicación en sistemas de transmisión de corriente alterna.

Constantes y parámetros característicos de sistemas de transmisión: Velocidad y constante de propagación, impedancia característica, longitud de onda.

Ecuaciones de la línea de transmisión y ecuaciones diferenciales características, ecuación de onda o ecuación del telegrafista. Línea infinita sin pérdidas y con perdidas. Método de D’Ambert y método clásico. Fenómenos de reflexión y refracción en ondas viajeras.

Comportamiento de la onda viajeras: en terminaciones de líneas de transmisión, nodo de transición, resistencia serie, resistencia de derivación, capacitor en derivación, inductancia serie, capacitor serie, inductancia derivación. Potencia natural, marcha en vacío, terminación en cortocircuito, acoplamiento ideal. Diagrama de Lattice. Atenuación y distorsión de ondas viajeras: energía y atenuación, atenuación resistiva, efecto corona, efecto piel, sistemas de múltiples conductores o conductores en haz, efecto de la torre.

Lectura recomendadas: Capítulo 9 del Allan Greenwood. Capítulo 9, 12 y 13 del Siegert.

Capítulo 3. Sobre Tensiones Externas

Este Capítulo tiene como objetivo establecer cualitativamente los efectos de las sobre-tensiones atmosféricas en los sistemas de potencia, además de los mecanismos de formación. Sobre-tensiones externas: atmosféricas.

Descargas atmosféricas: directas, indirectas e inducidas. Sobre-tensiones inducidas en conductores de fase y guarda. Nube de tormenta, Teorías de formación del rayo. Teoría de Simpson, Elster, Geitel y Wilson. Gradiente eléctrico. Tormenta eléctrica, nivel isoceraunico. Teoría de Schonland, efectos del rayo. Sobre-tensiones inducidas, descarga retroactiva.

Desempeño de sistemas de transmisión ante descargas de rayo. Principios de apantallamiento de líneas de transmisión.

Lecturas recomendadas: Capítulo 12 del EPRI, Capítulo 10 del Siegert, Capítulo del Wesinghouse.

Capítulo 4. Sobre-Tensiones Internas: Maniobra y Temporales

Establecer los fundamentos de las sobre-tensiones internas: Temporales y de Maniobra. Transitorios de maniobra simple: transitorio de cierre de un circuito, transitorio de recuperación iniciado por el despeje de un cortocircuito, transitorios de doble frecuencia. Amortiguamiento. Resistencia de maniobra. Maniobra de carga, otras formas de amortiguamiento.

Transitorios de maniobra anormales: Extinción de corriente, maniobra de capacitores, otros fenómenos: reencendido, energización de circuitos inductivos (transformadores), corriente inrush. Importancia del tipo de conexión del neutro. Sistemas trifásicos: índice de severidad de una falla, falla kilométrica, ferroresonancia, fallas simétricas y asimétricas.

Efecto de la impedancia de la fuente, parámetros de la línea, elementos del sistema, carga atrapada y recierre Energización de líneas Pérdida de carga. Sobretensiones por falla.

Lecturas recomendadas: Capítulo 3 al 6, 13 del Allan Greenwood. Capítulo 11, 14 del Siegert.

Capítulo 5. Dispositivos de Protección Contra Sobre-Tensiones

y Coordinación de Aislamiento

 Ideas básicas acerca de protección. Dispositivos para limitar los efectos de las sobre-tensiones: lightning arrester, surge arrester. Descargadores de sobre-tensiones (pararrayos). Conductores de Guarda, Punta Franklin. Nuevas tendencias en Pararrayos. Método electro-geométrico. Establecer los mecanismos para reducir los efectos de las sobretensiones en los sistemas de potencia.

Coordinación de aislamiento. Sobre-tensiones normalizadas. Diseño del aislamiento. Tendencias actuales. Coordinación de Aislamiento según la Norma IEC. Principios básicos de diseño en líneas aéreas. Elementos de protección contra sobre-tensiones y sus características en subestaciones. Principios de coordinación de aislamiento en subestaciones. Comportamiento de los transformadores frente a sobre-tensiones transitorias. Sistemas de Puesta a tierra.

Lecturas recomendadas: Capítulo 12 del Allan Greenwood. Capítulo 17, 20, 21 del Siegert.

Capítulo 6. Técnicas de Alta Tensión

Establecer los mecanismos de pruebas de laboratorio en alta tensión. Técnicas de alta tensión. Generación de altas tensiones: alterna, continua y de impulso. Técnicas de medidas en alta tensión: tensiones, corrientes, pérdidas dieléctricas, descargas parciales y resistencia del aislamiento. Medición en alta tensión, Espinterometros, Divisores de tensión, Microamperimetro. Medidas de Capacidades y Perdidas, Medidas de resistencias, Medidas de corrientes. Medidas de

Descargas parciales: modelo de descargas internas, detección de descargas parciales, medidas de descargas. Pruebas de aislamiento de equipos. Medida de resistencia de aislamiento, prueba de factor de potencia, pruebas en alternadores, pruebas dieléctricas, descargas parciales, pruebas de transformadores: pruebas a frecuencia industrial, impulso, ondas de maniobra, descargas internas de transformadores.

Lectura recomendadas: Capítulo 3 al 6 de Muñoz.

 

Contenido Programático del Curso (31 kB)

 
planificación

  PLANIFICACIÓN DEL CURSO
A continuación se presenta el cronograma de actividades prevista en el tiempo para el curso de Alta Tension:

SEMANA

CONTENIDO  PROGRAMÁTICO

Modalidad de eval. y Ponderación

Fecha de Evaluación

1

15-20/09

Introducción. Tipos De Aislamientos Y Sus Características.    

2

22-27/09

Tensión crítica de descarga, tensión resistente y clase de aislamiento, pruebas de ondas normalizadas

   

3

29/09-04/10

Teoría de Ondas Viajeras. Sobretensiones por desconexión de líneas y equipos eléctricos.

   

4

06-11/10

Apertura de corrientes de falla, transformadores y condensadores estáticos.

   

5

13-18/10

Sobretensiones Externas: Atmosféricas. Descargas Atmosféricas: Directas, indirectas e inducidas. Sobretensiones inducidas en conductores de fase y guarda. Teorías de formación del rayo. Principios de apantallamiento de líneas de transmisión

   

6

20-25/10

Sobretensiones Maniobra. Energización de líneas. Efecto de la impedancia de la fuente, parámetros de la línea, elementos del sistema, carga atrapadas y recierre

   

27/10-01/11

Evaluación Escrita

   

7

03-08/11

Energización de líneas Pérdida de carga. Sobretensiones por falla. Ferro-resonancia

   

8

10-15/11

Coordinación de aislamiento. Principios básicos de diseño en líneas aéreas. Elementos de protección contra sobretensiones y sus características en subestaciones.

   

9

17-22/11

Principios de coordinación de aislamiento en subestaciones. Comportamiento de los transformadores frente a sobretensiones transitorias. Sistemas de Puesta a tierra.

   

10

24-29/11

Evaluación Escrita

   

11

01-06/12

Técnicas de alta tensión. Generación de altas tensiones: alterna, continua y de impulso.

   

12

08-13/12

Técnicas de medidas en alta tensión: tensiones, corrientes, pérdidas dieléctricas, descargas parciales y resistencia del aislamiento. Pruebas eléctricas de aislamiento

   

13

05-10/01

Evaluación Escrita y Entrega de Calificaciones

   

EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ACADÉMICO

Producto y/o Actividad Ponderación

Examen Parcial 1

30 %

Examen Parcial 2

30 %

Examen Parcial 3

30 %

Proyecto 1 10 %
Total 100%

Se coloca a la disposición de los participantes, una versión digital, completo del curso de Alta Tensión.

Planificación detallada del Curso

 
 curso
   material elemental del curso

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada minima para el desarrollo del curso, y que no es limitativa ni excluyente al uso de los reconocidos textos.

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En construcción

 
 Anexo
  material anexo

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada anexa al curso, se trata mayormente de elementos anexos:

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Anexo 1.0: Problemas Propuestos de Teoría de Onda Viajera (75.8 kB)

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Anexo 1.1: Problema Resuelto de Teoría de Onda Viajera (138 kB)

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Anexo 2.1: Problemas Propuestos de Sobretensiones Atmosféricas (73 kB)

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Anexo 2.2: Problemas Resueltos de Sobretensiones Atmosféricas (134 kB)

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Anexo 3.1: Nociones Fundamentales de Transitorios Eléctricos (60.2 kB)

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Anexo 3.2: Simples Transitorios de Maniobra (81.0 kB)

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Anexo 3.3: Transitorios Anormales de Maniobra (71.3 kB)

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Anexo 4.1: Coordinación de Aislamiento (202 kB)

  LECTURAS RECOMENDADAS

A continuación se reúne un grupo de documentos electrónicos que contienen información considerada anexa al curso, se trata mayormente de elementos anexos:

 

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En Construcción

 

 

  Evaluación

  exámenes pasados

Un corto pero adecuado grupo de evaluaciones escritas de cursos de Sistemas de Generación Distribuida que han sido dictados en el pasado están contenidas aquí.

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Examen Parcial 1: 2006  2007

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Examen Parcial 2: 2006  2007

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Examen Parcial 3:

 

 
 diapositivas

   Diapositivas de clases del curso
En esta sección se agrupan los documentos correspondientes a las transparencias empleadas en el curso:
 
textos

  textos recomendados
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 EPRI. Transmission Lines Reference Book, 345 kV and above. Fred Weiner and Son Printers, Inc. 1975.

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 Siegert, Luis A. Alta Tensión y Sistemas de Transmisión. Editorial Limusa, 1989.

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 Anderson, P. Analysis of Faulted Power Systems. Iowa State Press. 1973.

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 Beeman, D (1955). Industrial Power System Handbook. Mc Graw Hill. NewYork. 1955.

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 Westinghouse (1964). Electrical Transmission and Distribution Reference Book. Pittsburg. EE.UU.

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 Jose Luis Munoz Candia. Técnicas y Pruebas en Alta Tensión. Universidad de Carabobo, Valencia, Venezuela, 1979.

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 Allan Greenwod. Electrical Transient in power Systems. Willey-Intercience. Canada. 1971.

 

 
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