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TECNICAS DE ALTA TENSIÓN INDICE

INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN............................................ .................................................................... .............................................. ............................................ ......................

DEFINICION ........................................... ................................................................... .............................................. ............................................. .............................. .......

PROPUESTAS PARA LA COLOCACIÓN DEL CABLE DE GUARDA.................... CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS DE UNA LÍNEA L ÍNEA EN ESTUDIO-EJEMPLO .......................... ..........................

MÉTODOS DE UBICACIÓN DEL CABLE DE GUARDIA ......................................... .........................................

MÉTODOS CLÁSICOS ............................................. ..................................................................... .............................................. ............................. ....... Charles ............................................. .................................................................... ............................................. ............................................. .......................

Wagner y Mac Cann................................... Cann......................................................... ............................................. ..................................... ..............

Schwaiger ........................................... ................................................................... .............................................. ............................................ ......................

Langrehr............................................. ..................................................................... .............................................. ............................................ ......................

OTROS METODOS............................................................ ................................................................................... ............................................. ......................

BEWLEY: .............................................. ..................................................................... .............................................. ......................................... ..................

GOLDE: ............................................. ..................................................................... .............................................. ............................................ ......................  LEWIS: ............................................ ................................................................... ............................................. ............................................. ....................... Sign up to vote on this title

useful  Useful  Not GRÜNEWALD: ............................................ .................................................................... ............................................... ................................. ..........

REQUERIMIENTOS REQUERIMIENTOS DE AISLAMIENTO .................

.......

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TECNICAS DE ALTA TENSIÓN

INTRODUCCIÓN

El cable de guarda es un conductor tendido en paralelo y sobre los conductores de fase d

línea de transmisión. Se encuentra ubicado en la parte superior de la estructura, de tal form cubrir o apantallar los conductores de fase.

Cuando se tiene una disposición de los conductores de fase en doble circuito, se requier

cables de guarda para proporcionar una protección eficaz a los conductores de fase, deb

descargas eléctricas directas (rayos), mientras que en la configuración vertical se requie solo cable de guarda. El cable de guarda generalmente está compuesto por hilos de

galvanizado galvanizado o es usual usar en las líneas de transmisión t ransmisión modernas el mismo calibre del cond

ACSR usado en los conductores de fase. El material y el tamaño del conductor requerido diseño provienen más de una consideración mecánica que eléctrica. Una reducción

resistencia efectiva a tierra se puede lograr por medios relativamente simples y más barato Sign up to vote on this title

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INTRODUCCIÓN

El cable de guarda es un conductor tendido en paralelo y sobre los conductores de fase d

línea de transmisión. Se encuentra ubicado en la parte superior de la estructura, de tal form cubrir o apantallar los conductores de fase.

Cuando se tiene una disposición de los conductores de fase en doble circuito, se requier

cables de guarda para proporcionar una protección eficaz a los conductores de fase, deb

descargas eléctricas directas (rayos), mientras que en la configuración vertical se requie solo cable de guarda. El cable de guarda generalmente está compuesto por hilos de

galvanizado galvanizado o es usual usar en las líneas de transmisión t ransmisión modernas el mismo calibre del cond

ACSR usado en los conductores de fase. El material y el tamaño del conductor requerido diseño provienen más de una consideración mecánica que eléctrica. Una reducción

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conductores de fase que se encuentran encuentran debajo de un cuadrante circular con centro a la altu

cable de guarda y con su radio igual a la altura del cable de guarda por encima del suelo. utilizan dos o más cables de guarda, la zona de protección entre los dos cables adyacentes

ser tomada como un semi-círculo que tiene como diámetro una línea que conecta los dos c

de guarda (Fig.). La experiencia de campo junto a las investigaciones de laboratorio

demostrado que el ángulo de protección debe ser de casi 30 ° en zonas llanas mientras q ángulo disminuye en zonas montañosas en un valor igual a la pendiente de la colina.


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Para cumplir con el primer punto, el cable de tierra, como se dijo anteriormente está hec

alambre de acero galvanizado o alambre ACSR y el ángulo de protección decide la ubicació

cable a tierra para blindaje efectivo. El segundo factor, es decir, un espacio libre adecuado

el conductor y la estructura de la torre se obtiene mediante el diseño de una longitud adec

de brazo transversal tal que cuando una cadena se le da un giro de 30 ° hacia la estructura torre del espacio de aire entre el conductor de alimentación y estructura de la torre debe

suficientemente bueno para soportar la tensión de conmutación esperada en el sis normalmente cuatro veces el voltaje de línea a tierra.

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TECNICAS DE ALTA TENSIÓN de la resistencia de condiciones, se adoptan métodos siguientes. Una posibilidad podría

tratamiento químico del suelo. Este método no es posible en la práctica debido a la lar ga du de las líneas y porque este método necesita control regular sobre las condiciones del suelo.

posible comprobar las condiciones del suelo en todos y cada torre de la línea que se ejec

varios kilómetros. Por lo tanto, este método se utiliza más para la mejora de los terrenos subestación.



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DEFINICION

Las necesidades energéticas del mundo actual hacen que se requiera un suministro de en

confiable. Las fallas o salidas de servicio de equipos eléctricos y líneas de transmisión deb

las descargas atmosféricas pueden ser muy importantes si no se toman los cuidados debido

El impacto de una descarga atmosférica en una línea de transmisión o en sus cercanías, p

dar lugar a una elevación de la tensión sobre alguno de sus elementos (cables de guar

estructura de soporte, conductores de fase). El sobre-elevación de tensión es indeseable y puede originar una falla en la línea o en los equipos conectados a esta en sus extremos. Dependiendo de dónde impacte la descarga las fallas se pueden originar por: 

You're Reading a Preview

Fallas de Blindaje : se producen cuando una descarga impacta sobre un conductor d Unlock full access with a free trial.

provocando una sobretensión migratoria que, en caso de superar el nivel de aislac

Download With Free la línea, provoca el contorneo de la aislación y laTrial subsecuente falla a tierra. De no su

dicho nivel la sobretensión viaja por la línea hasta sus extremos. Sign up to vote on this title 



Useful  Inducción : se producen cuando una descargaimpacta en Not las useful cercanías de la provocando una sobretensión inducida.

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TECNICAS DE ALTA TENSIÓN PROPUESTAS PARA LA COLOCACIÓN DEL CABLE GUARDA

El problema de cómo colocar el hilo de guardia para conseguir una protec

total contra las descargas directas de los rayos a los conductores ha sido

discutido, no llegándose hasta ahora a ningún resultado definitivo. Por e

enuncian las principales propuestas para resolver el problema, a fin de e

una solución adecuada que garantice el funcionamiento seguro de la lín

que sea económicamente aceptable. En la figura 3 se muestran las dis propuestas, las cuales se analizan a continuación.



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CARACTERÍSTICAS DE UNA LÍNEA EN ESTUDIO-EJEMP

En este trabajo se estudia el desempeño de frente a descargas atmosféricas de una línea d

kV, de disposición coplanar horizontal, soportada por una torre reticulada de acero, con un de 465 m.

Los conductores se consideran del tipo Al-Ac 300/50 mm 2 de 24.5 mm de diámetro y dispuestos en forma de haz de 4 sub-conductores cuadrado de 50 cm entre centros.

La protección frente a descargas atmosféricas se realiza mediante doble cable de guard forma y dimensiones principales de la torre de suspensión se pueden ver en la Figura 1.



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MÉTODOS DE UBICACIÓN DEL CABLE DE GUARDIA

Existen diferentes métodos para ubicar los cables de guardia y cada uno de ellos proporcion zona de protección contra descargas directas diferente.

Los métodos clásicos se basan principalmente en criterios geométricos sin mayores fundam

teóricos que los resultados obtenidos de su aplicación. Los métodos clásicos que se utiliz este trabajo son:    

Charles Wagner y Mac Cann Schwaiger Langrehr

También existen métodos modernos que se basan en modelos teóricos del fenómeno de desc

atmosféricas. En este trabajo se utiliza en particular método basado en el denominado M You're Reading aun Preview Electro-geométrico.

Unlock full access with a free trial.

A continuación se analiza la protección brindada losTrial cables de guardia de la línea de 5 Download Withpor Free

según los diferentes métodos. En algunos casos se indicaSign también la ubicación que deberían up to vote on this title los cables de guardia para brindar una protección óptima Usefulcada Not useful según  criterio.

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Reubicando los cables de guardia según este criterio s e logran dos alternativas, simple o cable de guardia. La ubicación resultante se puede ver en la figurA.



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TECNICAS DE ALTA TENSIÓN 

WAGNER Y MAC CANN

De forma similar al criterio anterior, en este caso los autores consideran que los cables de gu

protege n un ángulo α= 30º con la vertical, esto resulta en una ubicación más elevada del de guardia.

El apantallamiento que brindan los cables de guardia de la línea según este criterio se pue en la Figura 4, se observa que solamente las fases laterales resultan protegidas.



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Se pueden reubicar los cables de guardia según este criterio de forma tal que resulten prote todos los conductores de potencia. La ubicación resultante se puede ver en la Figura 5.



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SCHWAIGER

Este método considera que cuando el trazador de una descarga atmosférica se aproxima a

este alcanza una altura H (medida desde el suelo) en la cual elige para caer el punto conec

tierra más cercano. Teniendo en cuenta la afirmación anterior se puede determinar una altu

la cual instalar un elemento captador, de forma tal de proporcionar una zona de protección

El autor del método toma la relación H/h = 1 siendo H el punto donde se encuentra la pun

rayo, y h la altura del cable de guardia. La zona de protección resultante queda determinad

un cuarto de circunferencia de radio h, como se puede ver en la Figura 6, de modo tal que res protegido lo que se encuentre por debajo de esta.


Download With Freeconstrucción Trial Figura 6: Criterio de Schwaiger, teórica. Sign up to vote on this title



Según este criterio los cables de guardia de la línea de 500 kV, protegen zona delimita useful  Useful  Notuna

una circunferencia con un radio de 34,65 [m] y como se puede ver en la Figura 7, los condu

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Este criterio hace exactamente las mismas consideraciones teóricas que el anterior (Schwa

pero toma la relación H/h=2, siendo H el punto donde se encuentra la punta del rayo, y h la

del cable de guardia. De esta manera la zona de protección resulta delimitada por un cua circunferencia de radio 2h.

Aplicando este criterio a la línea de 500 kV, la zona de protección resulta delimitada po

circunferencia de 69,3 [m] y como se puede ver en la Figura 8, solamente resultan protegid fases exteriores.

Un resultado curioso se obtiene al determinar la altura a la que deberían instalarse los cab

guardia según este criterio para lograr que los conductores de potencia resulten protegidos esto se utiliza la siguiente ecuación:


Dónde: yc= Altura del conductor; h = Altura del cable de guardia; xc = distancia media conductores de fase.




El resultado indica que el cable de guardia se debe instalar a 34,55[m] altura, esto es 1 Notde useful  Useful

por debajo de su ubicación real (34,65 m). De modo tal que para proteger a la línea segú

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Sign upLangrehr, to vote on thissetitle Figura 9: Reubicación del cable de guardia según muestra el Useful  de Notsoporte. useful estructura desplazamiento realizado y una nueva

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LEWIS:

Recomienda para conductores dispuestos horizontalmente, la aplicación de 2 hilos de gu colocados sobre los conductores a una altura igual a

⅔ de la distancia entre los

conducto

distancia entre los hilos de guardia debe ser igual a la existente entre los conductores. El á protector resulta de 36° (figura 4).



 

GRÜNEWALD:

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Se ha demostrado experimentalmente que el espacio protegido por un cable de tierr You're Reading a Preview

delimitado, aproximadamente, por un arco circular de radio igual a la altura del cable de sobre el suelo (figura 7).



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Esta corriente que fluye a tierra se distribuye sobre varios soportes de línea (figura 8) si la

esta provista de hilo de guardia, soporte y puesta a tierra una caída de tensión debid resistencia de estos elementos.



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TÉCNICAS DE ALTA TENSIÓN

REQUERIMIENTOS DE AISLAMIENTO

La efectividad del cable de guarda en las líneas de distribución depende en gran parte d

aislamiento disponible entre la línea de tierra y los conductores de fase. Si la línea de tie

está en contacto con el poste en toda su altura, es difícil proveer un adecuado aislamiento

En un poste de madera, generalmente es necesario aislar la línea de tierra del poste en vecindad de los aisladores de fase y las crucetas. Esto puede lograrse utilizando varillas fibra de vidrio, o parales montados horizontalmente en el poste para sostener el cable

guarda 30 – 60 cm alejado del poste. El VFIC de la línea de tierra a la fase más cercana es

valor más limitante de varias trayectorias. Se debe tener precaución de aislar los cab tensores para obtener el necesario VFIC.

Un VFIC en exceso de 250 – 300 kV es necesario para tener una aplicación efectiva de ca de guarda.

You're Reading a Preview


Utilizando separadores para la línea de tierra, no es difícil lograr el nivel de aislamiento las líneas de distribución.

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EFECTO DE LAS PUESTAS A TIERRA Y EL NIVEL D AISLAMIENTO

La efectividad del cable de guarda es altamente dependiente de las puestas a tierra. Para q el diseño de un cable de guarda sea efectivo, las resistencias a tierra deben ser menores a

Ohmios si el VFIC es menor de 200 kV. Si se presta atención al nivel de aislamiento y VFIC es de 300 – 350 kV, una resistencia de puesta a tierra de 40 Ohmios generará comportamiento similar.

El cable de guarda deberá tener su conexión a tierra en cada poste para resultados efectiv

La figura 8 muestra el comportamiento ante descargas directas y el efecto de puestas a tie

You're Reading a Preview con un ejemplo de una simulación en computador de un cable de guarda con VFIC de 1

kV y de 350 kV.




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Las líneas de distribución construidas debajo de estructuras de transmisión pueden ser m

susceptibles especialmente a flameos inversos. Estructuras de mayor altura y amplit atraerán más descargas directas. Se debe tener cuidado de mantener altos niveles aislamiento para evitar unas ratas de flameo innecesariamente altas.

MODELO ELECTRO-GEOMÉTRICO SIMPLIFICADO

Como es sabido, el movimiento descendente del trazador de una descarga atmosférica,

asume continua inalterado a menos que se desarrollen condiciones de campo críticas q

permitan la unión con un objeto vecino conectado a tierra. Este proceso de unión se denom salto final.

El modelo Electro Geométrico simplificado considera: solamente el canal del trazad

descendente y que además es perpendicular al plano del suelo; que la descarga impactará el elemento captor si su punto deYou're neutralización se encuentra dentro de un radio Reading afuturo Preview

atracción. El radio de atracción depende diversos factores Unlock fullde access with a free trial. como ser: la carga del trazad

el tipo de estructura (conductor horizontal), la altura de la estructura, la geografía del terre Download With Free Trial

(llano o montañoso) y el campo eléctrico del suelo debido a la presencia de las nub cargadas. utiliza Para determinar la magnitud del radio de atracción el modelo Sign up toelectro-geométrico vote on this title

Useful  Not useful distancias de salto de la estructura y del terreno, rc y  Una construcci rg respectivamente.

sencilla de este método se muestra en la Figura 10 para una estructura de altura h, donde

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Las expresiones propuestas por el modelo electro-geométrico para evaluar las distancias You're Reading a Preview

salto y el radio de atracción, son proporcionales al corriente pico de la descarga y se indic a continuación.






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TÉCNICAS DE ALTA TENSIÓN Tabla 1: Parámetros experimentales de las formulas 1 y 2. A

Parámetro r c rmstrong and Whitehead [Cigré WG 3301, 1991] 6.7

IEEE T&D Committee 1992 [ IEEE Std. 1243, 1997] 10

r g

6

0.8

3.6 +1.7ln(43− h) para y<40m

0.65 Adoptado = 7.2

APLICACIÓN DEL MODELO A LA LÍNEA DE 500 KV

Para evaluar el desempeño del blindaje de una línea de transmisión, se debe considerar You're Reading a Preview presencia de los conductores de potencia y del cable de guardia, tal que para un determina Unlock full access with a free trial.

valor de corriente de descarga, se pueden trazar arcos correspondientes a la distancia de sa

With Free Trial r c desde los cables de guardia y Download los conductores de potencia, como se muestra en la Figu

11. Si un trazador descendente (correspondiente a una corriente de descarga I para la cual

dibujaron los arcos) toca los arcos en la zona indicada DC, la descarga subsecuente impacta 

up to vote this title con los ar sobre los conductores de potencia. De forma similar, siSign el trazador seonencuentra

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en la zona DG impactará los cables de guardia y si se encuentra con la horizontal indicada impactará en el suelo.

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Sign up to votecorrientes on this titlede descarga Interesa entonces determinar el blindaje proporcionado para dos

  particular, una denominada Imin, tal que corrientes de descarga superiores a esta producen u Useful

Not useful

sobretensión capaz de contornear la cadena de aisladores (si la descarga impacta sobre

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Dónde: U0% es la tensión crítica de impulso de la cadena y ZC la impedancia característi

de los conductores. Estas se calculan mediante las expresiones 6 y 7 respectivamente.

Dónde: y = altura promedio de los conductores; R E = radio medio geométrico. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial. La corriente máxima de descarga depende exclusivamente de la ubicación del cable

guardia con respecto a los conductores de potencia y de los parámetros experimenta Download With Free Trial

adoptados para el cálculo de las distancias de salto. Así existirá una corriente tal que las tr distancias de salto se encuentren en un punto, de modo que la distancia DC de la Figura resulte nula.




Useful

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Para calcular la corriente máxima se utiliza un método aproximado, este se explica en

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- Las distancias de salto para la corriente mínima rc y rg , según las ecuaciones 1 y respectivamente resultan: 49,56 44,38

Haciendo un cálculo aproximado se determina que la corriente máxima es inferior a 11,3 k

por lo que siendo la corriente mínima igual a 12,2 kA, la línea resulta completame

protegida frente a descargas que pueden provocar sobretensiones que superen el nivel

aislación y produzcan el contorneo de la cadena de aisladores. Si bien descargas de corrien

inferior a la máxima pueden impactar los conductores de potencia, las sobretension

producidas por estas no superan el nivel de aislación de la línea. Estos resultados se muest en la Figura 12 a continuación.




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Figura 12: Modelo Electro-geométrico, Blindaje de la Línea de 500 kV según los parámetros de CIGRE. Se indican para tres corrientes de descarga, en línea llena cable de guardia e intermitente conductor.

Resultados obtenidos con el Modelo Electro-geométrico para los parámetros de IEEE

- Las distancias de salto para la corriente mínima rc y rg, según las ecuaciones 1 y respectivamente resultan: 50,83 36,59

De la misma forma que antes se determina que la corriente máxima es inferior a 17,3 kA, p

lo tanto según los parámetros del IEEE existe una gama de corrientes de descar You're Reading a Preview

comprendidas entre los 12,2 kA y los ya mencionados 17,3 kA, para las cuales existe ries Unlock full access with a free trial.

de contorneo si las descargas impactan sobre los conductores de potencia. Estos resultad se muestran en la Figura 13.


Para verificar la magnitud de las posibles sobretensiones, se realiza el cálculo para u

corriente de 15 kA. Entonces la tensión que aparece entre la torre y el conductor de fa  resulta:




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Figura 13: Modelo Electro-geométrico, Blindaje de la Línea de 500 kV según los parámetros de IEEE. Se indican para dos corrientes de descarga, en línea llena cable de guardia e intermitente conductor.

EVALUACIÓN DE LA PROBABILIDAD DE LA INCIDENCIA D DESCARGA O RIESGO DE EXPOSICIÓN EN UNA INSTALACIÓN

En la actualidad la probabilidad de incidencia de las descargas atmosféricas se registra p medio de dos métodos.

A). NIVEL ISOCERÁUNICO

(NISO) el cual nos indica el número de días de tormenta por año que se puede dar en u

determinada zona geográfica. Este método utiliza los servicios meteorológicos, los mism que disponen de mapas isoceráunicos. Si bien estos mapas pueden ser una guía, que debe You're Reading a Preview

usados con la debida precaución, pues allí no indica el número de descargas de rayos q Unlock full access with a free trial.

puede ocurrir en días de tormenta. En zonas templadas el nivel isoceráunico oscila del

100 y en zonas tropicales puede Download alcanzar los 260, porTrial consiguiente cuanto más alto sea With Free mismo, mayor será la posibilidad de caída del rayo. La probabilidad máxima de un día de tormenta es: NISO / 365. (4.1) Sign up to vote on this title

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B). DENSIDAD DE DESCARGAS A TIERRA (DGFD)

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La tabla 2.2 contiene un resumen de los valores GFD aproximados alrededor del mundo donde se relaciona con el nivel isoceráunico por año.



Si se desea un valor más exacto da la densidad de rayos se puede calcular mediante ecuación (2.7)


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El periodo de regreso (R) es el inverso de la probabilidad y nos predice el número promed de años entre el cual se recibe una sola descarga.

Por otra parte, para determinar los niveles de protección contra descargas atmosféric directas se las presenta en la tablaYou're 2.3 Reading a Preview Unlock full access with a free trial.



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CONCLUSIONES Sobre los métodos denominados clásicos se puede concluir que, si bien se mostró que

puede lograr un apantallamiento óptimo de los conductores de fase, según cada criterio, p

la configuración original de la línea ninguno proporciona una protección adecuada. En cua

a la bondad de cada uno para conseguir un apantallamiento eficaz, la experiencia prácti

indica que la utilización de estos métodos da buenos resultados para estructuras bajas, por

que son desaconsejados en general para alturas de torre como la que se considera en e trabajo.

También se pudo determinar que existen similitudes curiosas entre los métodos, como es caso de Langrehr y Wagner Mac Cann. You're Reading a Preview

Con respecto a los resultados obtenidos con el modelo electro-geométrico, resulta eviden Unlock full access with a free trial.

que el mismo método con parámetros experimentales diferentes, proporciona resultados m dispares. Los parámetros recomendados por Free CigréTrial resultan menos severos que Download With

recomendados por IEEE, al punto de que según el primero la línea resulta completamen

protegida, mientras que con el segundo se verifica que es vulnerable frente a descarg directas.


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BIBLIOGRAFIA Y REFERENCIAS 

C.A. Nucci, “A Survey on cigré and ieee proc edures for the estimation of the lightni performance of overhead transmission and distribution lines”, presentado



SIPDA, Curitiba Brazil, 2009. ASINEL Asociación de Investigación de la Industria Eléctrica, “Guía para coordinación de Aislamiento en líneas de Alta Tensión”, Mayo de 1979.



CIGRÉ WG 33-01 (convener A. Eriksson), “Guide to Procedures for Estimating the Lightning Performance of Transmission Lines”,Cigré

Brochure 63, October 1991. 

Soibelzon Hector, Apunte de clase “Calculo mecánico de Líneas de Transmisión energía Eléctrica”, parte 3, 2008.

 

  

https://prezi.com/a8sh_nqsay_x/apantallamiento-lineas-de-transmision/ http://www.academia.edu/9370182/Apantallamiento_contra_descargas_atmosf%C You're Reading a Preview %A9ricas_en_subestaciones Unlock full access with a free trial. http://www.reocities.com/collegepark/gym/3281/transporte/cinco.html http://www.gammainsulators.com/pdf/boletines/tecnicos/boletin15.pdf Download With Free Trial http://tesis.ipn.mx/xmlui/bitstream/handle/123456789/7762/CALCTENSION.pdf? equence=1 Sign up to vote on this title

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ANEXO 1 Cálculo de la corriente máxima para el método electro-geométrico

Como se explica en el desarrollo, existirá un valor de corriente de descarga para el cual tres distancias de salto se encuentren en un punto, de modo que para valores mayores a es el arco correspondiente al radio de salto trazado desde los conductores de fase, resu siempre por debajo de la intersección del arco trazado desde el cable de guardia y el radio salto a tierra, esto se puede ver en la siguiente figura.

En la figura están indicadas las distanc de salto r c y r g para la condición You're Reading acorriente Previewmáxima, es decir cuando las tr se cortan en un punto. Como se puede v Unlock full access with a free trial. en tal condición se deberá cumplir que: Download With Free Trial


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