UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
Ciclo Académico :
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA DEPARTAMENTOS ACADÉMICOS
CURSO:
Fecha: Duración:
ALTA TENSIÓN Y TECNICAS DE PRUEBAS ______ ALTA PRACTICA No.
,
Ex. PARCIAL
,
EE 335 M
COD. CURSO:
______
TIPO DE PRUEBA:
2 Horas
EX. FINAL
X
,
EX. SUST.
SOLUCIONARIO Primer Cuestionario (7 Puntos): Transcriba la Tabla de respuestas al Pliego del Examen, luego coloque la letra de las respuestas en cada casillero que corresponda a la pregunta: Si es VERDADERA VERDADERA o AFIRMATIVA Si es FALSA o NEGATIVA Si es PARCIALMENTE PARCIALMENTE afirmativa o negativa
V F P
: : :
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
V
V
F
V
F
F
V
V
V
V
P
F
V
V
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.
La Carga de las nubes proviene del proceso de convección del aire, que se origina desde el suelo, en el que el incremento de la temperatura del suelo es primordial. Las nubes contienen Centros de Carga que crean dipolos internos, las descargas que se producen entre ellas originan los Rayos Globulares. Los Rayos hacia Tierra son mayormente de polaridad negativa, porque la Tierra con su Carga Negativa forma un dipolo con la Ionósfera. La amplitud de la corriente de los Rayos de polaridad positiva es mayor que las de los rayos de polaridad negativa, pero sus tasas de crecimiento son lentas. Para la estandarización estandar ización del diseño de la protección contra los Rayos como para pruebas de Laboratorio a equipo eléctrico, se toman Ondas de Impulso Positivas. Cuando un Rayo cae a un conductor de una Línea Eléctrica Eléctric a y no ocasiona falla del aislamiento, ello ocurre cuando su corriente tiene igual valor que la corriente crítica. Cuando un Rayo cae a la estructura de una Línea Eléctrica, Eléctrica, ocasiona ocasiona falla del aislamiento aislamiento si su corriente es mayor que la respectiva corriente crítica. Una modalidad modalidad de fallas del aislamiento de las Líneas Líneas eléctricas, se denomina denomina Directas, Directas, ocurren siempre desde el conductor a la ménsula y no inversamente. El modelo Electrogeométrico para el diseño de la protección contra los Rayos directos, directos , no es analíticamente demostrable porque se basa en hipótesis. La protección contra los Rayos directos se diseña principalmente principalmente con Terminales de Rayo Tipo Franklin, Tipo Cable de Guarda y Tipo Varilla Ionizante. La falla de apantallado de un Cable de Guarda, se debe siempre a que no se le ha instalado sobre el Lugar Geométrico dado por el modelo Electrogeométrico. Para aplicar el modelo Electrogeométrico a la protección de objetos, edificios y áreas abiertas se considera el valor medio 50% de las corrientes de Rayo. Las Puestas a Tierra de LLEE que están destinadas a dispersar corrientes de Rayo, no requieren Control de Potenciales, Potenciales, salvo especificación expresa. La mayor cantidad de Rayos (95%) que caen sobre una LE, solo ocasionan ocasionan fallas fugaces en el aislamiento, no requieren recierre monofásico.
SEGUNDO CUESTIONARIO (7 Puntos) La Puesta a Tierra tipo grilla circular Plana de radio (r o=3,0m) de un Refugio metálico contra Rayos (container), dispersa en el suelo una corriente de rayo de (I R=10 kA, 100µs 100µs), ), siendo la Resistencia de diseño (R T=5Ω); considerar personas (de 50kg), una al interior del refugio y otra que camina hacia el centro de dicho Refugio, tanto sola como jalado su caballo; calcular los parámetros y determinar los potenciales o la Diferencias de Potencial que podrán sufrir.
3
a.
4
5
6
7
8
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15
Calcular el valor de la Resistividad del suelo en el sitio.
Primera forma (teórica), suelo terroso:
Segunda forma (empírica), suelo conglomerado: Siendo (a=r ), la Resistividad del suelo es, ,
La Resistividad (teórica) del suelo es;
o
b.
Calcular el valor del Potencial Máximo de Dispersión de la PAT+Refugio. o
UPMD = IR x RT = 10x103 x 5 = 50kV
o
Siendo (IR=10kA):
El UPMD se confirma para la Resistividad (teórica), no para la (empírica). c.
Persona dentro del Refugio que toca la pared (bajada PAT), parada a distancia (1,0m). El potencial en el borde de la Grilla:
=50 kV
La PAT, el piso y la persona están al mismo potencial U PMD=50kV, sin riesgo. d.
Persona está parada o caminando al interior del Refugio que está conectado a la PAT
,
Da el mismo potencial 50kV, por estar sobre la Grilla
El caso es idéntico a los anteriores, están al mismo potencial U PMD=50kV, sin riesgo. e.
Persona parada a (7,0m) de distancia y que toca un conductor conectado al Refugio.
f.
Persona que camina estando sus pies en ese instante a (9,0m y 10m) respectivamente.
g.
h.
La misma persona que jala su Caballo (patas a 12m y 14m) con una soga conductora.
La misma persona que jala su Caballo (patas a 12m y 14m) con una soga dieléctrica.
i.
Según el Criterio de Dalziel, en cual de los casos calculados el riesgo es mayor. Hallamos la Corriente Admisible para personas de 50kg y Rk=1000Ω. Asumiendo la dispersión de la (I R) tiene una duración de (t =100µs = 0,0001s)
√ √
Luego la Tensión Admisible será: Vk = Ik x Rk = 11,6A x 1000Ω = 11,6 kV El mayor riesgo; Persona a 7m de distancia tocando un conductor conectado al Refugio.
TERCER CUESTIONARIO (6 puntos) Una Línea eléctrica de 138 kV cuyo Nivel Básico del Aislamiento es (U BIL= 650 kV), tiene una Impedancia Característica (Zo=400 Ω) y 2 Cables de Guarda (ver la figura); los datos son: Cable Guarda: 9,3mmФ; Cond=25mmФ; Rayo de diseño, 20kA (p ≈ 075%, tf = 2µs) Impedancias: Cables de Guarda, Zg = 180 Ω; Puesta a Tierra; Zt = 25 Ω. Asumiendo que una Torre menor se halla en suelo llano (Condiciones Estandar-CE) verificar si los conductores de las Fases laterales están protegidos contra los Rayos y determinar: 1
2
3.25
7.06 13.11 5 4 . 4
3 16.90 8.70
0 5
. 1
6.800
27.50
25.80
34.53
2.15
3’ 5 8 . 4
3.25
2.70
10.06 5 8 . 0 1
0 0 . 6
0 9 . 6 1
1’
2’
b12 = 7,06m b13 = 13,11m b23 = 8,72m a12´ = 34,53m a13´ = 27,50m a23´ = 25,80m
TORRE TIPO “BA-B
Distancias en (m)
a-
”
8.10
2.15 10.85
3.25
8.72
8 . 0
0 8 . 2
hg = 16,90m r g = 0,0045m
El Coeficiente de Acoplamiento Electromagnético (K), entre CG-Conductor lateral.
⁄ ⁄ (⁄) ⁄
b-
Diámetro Equivalente del Cable de Guarda (dc) con halo de Corona, al recibir el Rayo:
Sobretensión inducida al Conductor próximo;
Correlación con el Gradiente de Cese de Corona;
c-
Impedancia Característica del Conductor (Zco), bajo la condición de Corona.
Flecha del Conductor en medio vano;
Altura media del Conductor:
d-
Corriente Crítica de Rayo al Conductor (Ic), para Sostenimiento del Aislamiento.
e-
El Angulo de Protección instalado para la actual ubicación del CG.
CG
Distancia Horizontal, Conductor-Eje del Cable de Guarda; Dh = 3,25 m
θ
Distancia Vertical, Conductor-Cable de Guarda; Dv = 4,45+1,50+2,15 = 8,10 m Hipotenusa del Triángulo Rectángulo;
C
Dv
Dh
Cond.d
Relación Cateto- Angulo; Dh = C x Senθ
f-
El ángulo de protección del CG según modelo Electrogeométrico. Altura de instalación del Conductor en la Estructura; h = 8,70 m
Distancia para Corriente Crítica de Rayo;
Distancia mínima CG-Conductor considerando la relación, US90% = 0.961 UD50% = 0,961 x 550 x d , Siendo d = C min
⁄
Lima, 11 de Julio del 2015
EL PROFESOR Nota.- En todos los Cuestionarios, Colocar las Respuestas en el orden solicitado:
