Práctica 3, Laboratorio de AT Nando

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA Carrera de Ingeniería Eléctrica

PRÁCTICA #3 Laboratorio de Alta Tensión I

GENERACION Y MEDICIÓN DE ALTO VOLTAJE EN DC 100KV

Alumnos:

Orlando Pineda

Prof. DIEGO ARIAS CAZCO MSc.

Quito Fecha: Enero 2014

NORMAS DE SEGURIDAD Y CONSTITUCION DEL EQUIPO DE ALTO VOLTAJE

ÍNDICE GENERAL

1. OBJETIVO ......................................................................................................................2 2. EQUIPO A UTILIZARSE .................................................................................................2 3. INFORMACIÓN .............................................................................................................3 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ...............................   5. INFORME .......................................................................................................................6 6. Comentarios y Conclusiones.....................................................................................11 7. Bibliografía .................................................................................................................11

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1. OBJETIVO

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Capacitarse con el equipo para conocer la manera de generar Alto Voltaje en AC y en DC.

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Familiarizarse con el equipo de medición de Alto Voltaje en AC y en DC

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Utilizar de manera adecuada el equipo de control y de potencia

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Verificar las bondades y restricciones que tiene el equipo de control para trabajar con seguridad en Alto voltaje. Verificar el comportamiento del equipo de prueba y tomar las precauciones adecuadas.

2 Prof. Diego Arias Cazco

Universidad Politécnica Salesiana- Ing. Eléctrica


2. EQUIPO A UTILIZARSE

Regulador de voltaje STL5 Transformador de HV PZT100 1Condensador de 100pF 100 KV 1Condensador de 25uF 100 KV Ground switch 4 Conectores HV bases 4 Conectores HV cabeza 2 Conectores lineales de potencial 3 Conectores lineales de tierra Panel de medición HV DMI551 1Aislador 1 Divisor de tensión Sek 68 pF AC 1 Divisor de tensión Sek 15 K DC 2 Rectificadores GS

3. PANEL OT 276 INFORMACIÓN

El regulador de Voltaje STL5 es el que regula el voltaje del devanado primario del transformador de HV PZT100; por medio del panel de control OT 276 el cual dispone de un botón de emergencia y un switch de llave, los cuales deben estar conectados para poder operar K1, K2 y K3 para iniciar el proceso de regulación del voltaje del primario del Transformador TZP 100 y producir el alto voltaje en el secundario del mismo. Utilice adecuadamente los sensores de medición AC, DC respectivamente, con los que realizará las mediciones en el panel de medición DMI551. Es conveniente también que en el display de medición tenga disponible la medición AC y DC simultáneamente para evitar demora en las lecturas respectivas. No olvide tener presente las normas de seguridad personal y del equipo, para evitar posibles dificultades. Evite realizar ensayos que no estén especificados en esta práctica, siempre pensando en su seguridad y la del equipo.

4. TRABAJO PREPARATORIO

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Diseñar un circuito para generar HV en AC y en DC, con los elementos necesarios para realizar las medidas correspondientes.

Un montaje típico para generar AC-HV es un transformador elevador conectado a una central de generación. Este transformador tiene un mayor número de espiras en el secundario por lo tanto eleva la tensión de entrada así generando AC-HV.




El siguiente es el montaje típico de la generación de DC-HV con un rectificador de media onda sin filtro.

El voltaje en la carga será una media onda de la señal sinusoidal de entrada (parte positiva) debido a que el diodo solo permite conducción de corriente en un sentido, es decir, cuando esta polarizado en directa, además el voltaje en el diodo será la parte negativa de la onda sinusoidal de entrada, mientras que la corriente de la carga será la parte positiva de una señal sinusoidal que es cuando el diodo permite el paso de corriente como se muestra a continuación.

Realizar el diseño del panel frontal de control de Voltaje OT 276 y del panel de medición de Alto Voltaje DMI551. La caja de conexión de CA independiente ACB 102 es la Interfaz con la cual el sistema prueba de CA en sí, que puede ser un transformador o un tipo de sistema de resonancia. También sirve para prueba de sistemas DC. 




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Realice una breve descripción del procedimiento que se debe seguir y el manejo adecuado de los equipos para el desarrollo del experimento, advirtiendo las precauciones más relevantes de este procedimiento. o

Asegurarse que la fuente y el circuito de alta tensión estén correctamente puestos a tierra y que las conexiones sean firmes.

o

Nunca tocar el cable de alta tensión o cualquier parte que haya sido conectada a una fuente de alta tensión.

o

Se debe suponer que siempre un condensador está cargado, ya que una descarga puede ser letal, para descargarlos usar la pértiga eléctrica conectada a tierra.

o

Salir de la jaula de Faraday y cerrarla correctamente luego de verificar que todo esté en su lugar, y con supervisión del Ing. Docente se puede proseguir al encendido de los equipos.




5. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

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Tome los datos de placa de los equipos que se van a utilizar. Implemente el circuito diseñado en el numeral anterior y efectúe la prueba para producción y medición de HV en AC y en DC. Sírvase apuntar en forma ordenada las medidas de seguridad personal y del equipo que se deben tener presente en cada paso del experimento Revise que los valores de los divisores en A.C y D.C que aparecen en el display sean de ………en AC y de ………en DC, caso contrario corríjalo Regule el voltaje del primario desde un valor mínimo hasta un valor máximo, realice las lecturas correspondientes de voltaje en AC y en DC, tabule los valores medidos utilizando una tabla.

6. INFORME

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Presente los datos de placa de la máquina bajo prueba.

Voltaje Corriente cont Corriente 1h Frecuencia

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2x220 2x17 2X26 50/60 Hz

100000V 0.075 A 0.1 A

220V 23 A 31 A

Explique en forma clara y concisa el funcionamiento de cada uno de los circuitos implementados (incluya esquemas). Tabule los valores de las magnitudes obtenidas en la práctica.

El circuito para medición de AC que se muestra en la figura funciona haciendo uso de un divisor de tensión capacitivo que regula el voltaje para que pueda ser usado y medido por el DM551




Para el circuito completo usamos un rectificador de media onda compuesto por 2 diodos con 2 sistemas de seguridad conectados a tierra como son un aislador y un Ground switch, luego un divisor de tensión resistivo nos ayuda a obtener la señal que será medida a través del DMI551, se usó un medidor de esferas para encontrar la resistividad dieléctrica del aire, luego otro divisor de tensión capacitivo nos muestra el impulso en la pantalla. 

Utilizando diagramas y esquemas pertinentes, explique el funcionamiento de cada elemento. 

OT-276: Panel de control del cual se reduce o aumenta el voltaje de acuerdo a lo que necesitemos, tiene un pulsador para paro de emergencia y llave para su accionamiento.

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REGULADOR DE VOLTAJE: Como su nombre lo indica es el encargado de regular el voltaje del devanado primario del transformador.




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TRANSFORMADOR: Encargado de elevar de bajo voltaje a alto voltaje, hasta 200 KV.

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AISLANTES. Evitan que la estructura colapse, de esta manera se pueden conectar todos los elementos sin el riesgo de accidentes.

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CAPACITORES: Utilizados para hacer un divisor de tensión para poder medir el voltaje.

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OM 551: Este dispositivo es utilizado para obtener las medidas de los voltajes y corrientes de acuerdo al nivel de voltaje que estemos ingresando al primario.

Con los datos obtenidos en el numerales anteriores dibuje la curva V AC = f(VDC) del circuito de HV.

AC VPRIMARIO (V)

AC IPRIMARIO (I)

VAC RMS (KV)

0 1 4 10 14 19 24 30 33

0 0 0.1 0.3 0.4 0.6 0.7 0.9 1.2

11.06 1.088 5.277 10.7 15.28 19 25.06 30.11 33.12

VAC VPICO (KV) 1.9 1.57 7.71 15.72 22.46 29.32 36.9 44.81 50.18



VDC(KV) 10.21 3.4 18.13 37.57 54.04 70.75 89.38 107.5 118.5


140

120

100

80

60

40

20

0 0

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5

10

15

20

25

30

35

Consulte como determinar las distancias mínimas de seguridad que se deben mantener entre el equipo de potencia y la malla del laboratorio de pruebas

Para que sea seguro el laboratorio y haya una mínima o nula posibilidad de que exista un arco, se debe tener en cuenta las posibles sobretensiones y hacer preferiblemente un cálculo local de la resistividad del aire y la tierra donde se colocarán las mallas. Para esto es necesario hacer el cálculo del dieléctrico del aire con el circuito visto en clases, y para el caso de la tierra la resistividad se halla de varias formas (En México se usa tradicionalmente 0.60m; y en Estados Unidos 0.45m):

(1) Método de los cuatro electrodos o método de Wenner Este método fue desarrollado por Frank Wenner del U.S. Bureau Of Standards en 1915, F. Wenner, A Method of Measuring Earth Resistivity; Bull, National Bureau of Standards, Bull. Este método consiste en introducir cuatro electrodos de prueba en línea recta y separados a distancias iguales (a), enterrados a una profundidad (b) que es igual a la vigésima parte de la separación de los electrodos de prueba (b= a/20) y van conectados al equipo de medición, el cual introduce una intensidad de corriente entre los electrodos C1 y C2, generando una diferencia de potencial entre los electrodos P1 y P2 (VP1 ,P2), que será medida por el equipo, a su vez en la pantalla tendremos el resultado de la relación (V/I) que por ley de Ohm es R.




La separación entre los electrodos dará la medida de resistencia a un estrato de espesor de terreno que es igual a: h = a, con este valor de resistencia se calculará la resistividad aparente del terreno mediante la ecuación:

(1) (2) Sistema Simétrico Es una variante del método de Wenner que se utiliza cuando los electrodos de prueba no pueden introducirse a intervalos regulares. Para aplicar este método se utilizan dos electrodos de corriente y dos de potencial que se conectan al equipo de medición.

Los cuatro electrodos de prueba se colocan simétricos con respecto a un punto O que se sitúa en el centro de la medición. El valor de la resistividad será la del estrato de terreno que está debajo del punto O. La relación entre la distancia de los electrodos de corriente y la profundidad o estrato de terreno a la cual se está midiendo la resistividad aparente es:

(2) Al igual que en el método de los cuatro electrodos, se irán separando los electrodos de corriente, y por lo tanto aumentando la distancia L y así se conocerá el valor de la resistividad a una profundidad h mayor. El valor de la resistividad aparente se obtiene por medio de la siguiente ecuación:

(3) El valor de R se obtiene igual que en el método de los cuatro electrodos.




7. COMENTARIOS Y CONCLUSIONES

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Siempre utilizar el laboratorio de alta tensión bajo supervisión del ingenieró y respetando los límites de tensión. La protección redundante que existe dentro del laboratorio es bastante útil ya que al trabajar con altas energías, es necesario proteger de manera eficaz la vida de las personas dentro del laboratorio y el laboratorio en sí. Los sistemas de alta tensión deben tener cuidados específicos para usarse, ya que pueden ser perjudiciales para la salud, causar un gran aro o incluso ser letales. Ninguna persona deberá incumplir con las normas de seguridad tanto personales como del laboratorio para poder salvaguardar su propia integridad y los equipos de laboratorio que son costosos y nos sirven a todos.

8. BIBLIOGRAFÍA

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Datos y fotos tomados en clases.

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https://www.youtube.com/watch?v=D0szgw1zgHQ

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http://www.haefely.com/pdf/LL_OT248_0711_LW.pdf

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http://www.afinidadelectrica.com.ar/articulo.php?IdArticulo=163

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http://www.haefely.com/pdf/LL_DMI551.pdf

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Jinliang He; Yanqing Gao; Rong Zeng; Weimin Sun; Jun Zou; Zhicheng Guan "Optimal design of grounding system considering the influence of seasonal frozen soil layer", Power Delivery, IEEE Transactions on, On page(s): 107 - 115 Volume: 20, Issue: 1, Jan. 2005.



Práctica 3, Laboratorio de AT Nando

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