Transformadores de puesta a tierra

[joan amaya]

Saludos cordiales a todos.

Espero que tengan exitos en sus trabajos.

Como se especifica un transformador de puesta a tierra? cuales son los diferentes parametros que se necesitan para la especificacion de este tipo de transformadores, he estado analizando un poco la norma IEEE C62.92.4 pero tengo problemas con  el analisis del COG y el EFF, si alguno de ustedes podria ayudarme seria de mucha utilidad sus comentarios.

Si pueden ayudarme con algunos paper que hablen sobre estos transformadores y con los dispositivos de proteccion que se utilizan se los agradeceria.

Saludos desde El Salvador
Joan Amaya
joan0...@gmail.com

[joan amaya]

---------- Mensaje reenviado ----------
De: joan amaya <joan0...@gmail.com>
Fecha: 1 de agosto de 2010 12:39
Asunto: Transformadores de puesta a tierra
Para: listaele...@googlegroups.com

Saludos.
Joan Amaya
El Salvador, San salvador
joan0...@gmail.com

[omar graterol]

Joan... el COG, Coefficient of Grounding es la relacion entre el Voltaje Linea a Tierra (ELG), y el voltaje Linea a Linea (ELL); siendo ELG, el valor RMS del voltaje de linea a tierra, a la frecuencia del sistema, en el punto de una falla, de una o mas lineas a tierra y ELL el voltatje linea a linea del sistema normal. Este coeficiente es exprezado en % y la practica basica indica que un COG menor al 80%, indica que el sistema esta efectivamente puesto a tierra, y un COG mayor del 80%, indica que el sistema no esta efectivamente puesto a tierra.   Un COG menor al 80%, se obtiene approximadamente, para todas las condiciones del sistema, cuando la relacion entre la reactancia de cero secuencia (X0), y la reactancia de secuencia positiva (X1), o sea X0/X1, es positiva y su valor es menor de 3 y la relacion entre la resistencia de cero secuencia (R0), y la reactancia de secuencia positiva (X1), o sea R0/X1, es positiva y su valor es menor de 1.     En terminos practicos, un sistema de distribucion DELTA, en el cual al ocurrir una falla de linea a tierra, el Voltaje Linea a Tierra (ELG), adquiere un valor igual y el voltaje Linea a Linea (ELL); o sea que el COG sera igual al 100%, siginifica un sistema no conectado efectivamente a tierra como en efecto lo es. Por el contrario en un sistema de distriucion estrella, con neutro a tierra, el COG depende de la impedancia de secuencia cero, donde debe entrar la resistencia de limitacion de corriente si es que la hay, y el COG permite calificar si efectivamente el sistema esta puesto a tierra, dependiendo del valor de la Z0, osea dependiendo si la conexion a tierra es de alta o baja impedancia. Este valor es muy importante al efectuar la coordinacion de aislameinto y calcular los parayos requeridos.   El valor EFF, no logre desifrarlo, ya que existen mucos significados, si puedes aclarar a que se refiere el mismo es posible que te pueda ayudar.   Saludos,................Omar Graterol Ingeniero Electricista Maracaibo -Zulia - Venezuela Telf. 58-261-7436648 Cel. 58-414-6338693   --- El dom, 1/8/10, joan amaya <joan0...@gmail.com> escribió:

De: joan amaya <joan0...@gmail.com> Asunto: [LESM] Transformadores de puesta a tierra Para: listaele...@googlegroups.com

[Andres Felipe Jaramillo]

Omar:

Agregando a tu muy buena descripción de COG.  En alguna ocasión yo hice la siguiente transcripción de las normas IEEE:

Relación expresada en por ciento entre el valor eficaz de la tensión más elevada entre tierra y un conductor de fase sana, a la frecuencia del sistema durante una falla a tierra afectando a uno o varios conductores, y el valor eficaz de la tensión, a la misma frecuencia entre los dos conductores de fase y en el mismo lugar cuando la falla ha desaparecido.

En otras palabras, el COG es proporcional a la elevación de tensión en las fases no falladas durante una falla monofásica a tierra.

El valor de COG se calcula con las impedancias y resistencias de puesta a tierra.  Entre menor sea el valor de la impedancia de puesta atierra, menor será el valor de COG.  (Mínimo de 58%)

La importancia de conocer el COG es que en sistemas de alta impedancia o aislados, la tensión línea a tierra se incrementa durante condiciones de falla.  Entonces, si es incremento está por encima de la especificación en tensión de los descargadores de sobretensiones (comúnmente llamados pararrayos), estos explotan por que quedan sometidos a una tensión de ruptura.

En régimen estable este valor es máximo del 1.00, pero en régimen transitorio, por efecto de las capacitancias, puede ser mayor.  Ese efecto transitorio es de una duración mayor a la de los rayos y por lo tanto puede destruir también los descargadores.  La norma IEEE (no recuerdo el bendito número), indica que la tensión fase-tierra puede incrementarse hasta un 250% de la tensión fase-neutro, eso equivale a un COG de 144%.  Es un caso extremo pero se puede presentar.  Eso significa que en sistemas de 13.2 kV, con alta impedancia, se pueden llegar a presentar sobretensiones de 19 kV linea-tierra y por lo tanto, se debieran usar descargadores de 20 kV.

Eso en sistemas muy capacitivos.

El EFF  (Earth Fault Factor) es el mismo COG pero multiplicado por raiz(3) y expresado en porcentaje.

Eso significa que un COG de 100% representa en EFF de 1.73.  Eso significa que la tensión linea-tierra en una fase no fallada, se incrementa un 173%, es decir, tensión linea-línea.

Recordé la norma IEEE Std C62.92.1

Saludos

Andrés Felipe Jaramillo S

[Javier Reyes]

Que tal Andres Felipe…muy interesante el tema…lo que no entiendo en tu correo es que siendo el voltaje de fase a tierra 7.6KV en un sistema trifásico, 4 hilos, 13.2KV, este, se eleve tanto que justifique la utilización de pararrayos de hasta 20kv...en que momento se debe de indicar la utilización de pararrayos dimensionados para 20kv?...debería de ser en la fase de diseño?...como determino que la línea ante la presencia de una falla a tierra experimentara el 2,50x7.6…o es únicamente un factor de seguridad que se aplica indiscriminadamente…asimismo en tu correo mencionas “Eso en sistemas muy capacitivos”…talvez si tenés un poco de tiempo me lo podes explicar.

 

Gracias

Javier Reyes B

Nicaragua

[Andres Felipe Jaramillo]

Javier:

El tema del 250% de sobre tensión transitoria a mi también me parece alto.  Ese dato lo tomé de la IEEE Std C62.92.1 Tabla 1.  Es mas, en esa tabla se llega hasta 2.73 pu.  Yo en estos momentos estoy haciendo simulaciones en ATP y no he tenido ningún resultado que me conduzca a ese valor.  En régimen estable, el máximo sería de 173%.  De ahí a 250%, es una componente transitoria.  En sistemas capacitivos las respuestas transitorias son mas fuertes y se elevan las tensiones.

Debo tener resultados de mi modelo en ATP este mes.  Hasta el momento no tengo esos valores de la IEEE,pero debo afinar el modelo.

Ya te cuento, por ahora no te puedo aportar mas que comentarios de lo que he leído.  Si trabajas el ATP te puedo compartir modelos cuando estén mas finos.

Saludos

Andres Felipe

Cali-Col

[omar graterol]

Javier/Andres Felipe, creo que ustedes estan hablando de los Sobre-voltajes en regimen transitorio; que en realidad, dependiendo del sistema de puesta a tierra y de la caracteristica de la falla, que puede llegar a ser pulsante (Fallas no solidas con arcos repetitivos), pueden llegar hasta 600 % o 6,0 p.u., cuando ustedes indican de 250%., se refieren a sistemas puestos a tierra, con alta, baja resistencia, baja rsistencia o efectivamente puestos a tierra,  pero como digo son solo los sobre-voltajes transiitorios. A continuacion copio una tabla con estos datos. Characteristics of Different Grounding Methods Characteristic Ungrounded High Resistance	Low Resistance	Effective
Transient Overvoltages	Up to 6 p.u.	2.5 p.u.	2.5 p.u.	2.5 p.u.
Positive Fault Location	No	Yes	Yes	Yes
System Interruption on First Fault	Sometimes	Optional	Yes	Yes
Personnel Safety	Poor	Best	Good	Fair
Multiple Faults	Often	Seldom	Seldom	Seldom
Fault Damage	Low	Low	Low	High
Coordination of Protective Relay	Impossible	Best	Best	Good

Ahora el punto que importa para la seleccion del pararayo, es cuando la falla de una linea a tierra hace que las fases sanas tomen el voltaje linea a linea por algun tiempo, y el voltaje maximo en un sistema no puesto a tierra (1,73 x VL-T, o sea VL-L), supera el TOV (Temporary Over Voltage) del pararrayo, esta condicion hace que con el tiempo, si la falla no es atendida, exploten los pararrayos. 

 

Los altos voltajes transitorios, que como ustedes han indicado, se deben a carateristicas del sistema (Especialmente la capacitancia), tambien se deben al momento de sinusoide donde se origine la falla (Asimetria), y se dan mayoritariamente en la misma fase fallada. Segun calculos que efectuado en el pasado para un sistema de 13,8, no puesto a tierra se requieren pararrayos de 15,2 KV nominal (En alguna parte tengo un informe de un analisis de un caso practico).

 

Saludos,...............Omar Graterol

 

 

 

--- El lun, 2/8/10, Andres Felipe Jaramillo <igt.ingen...@gmail.com> escribió:

[joan amaya]

---------- Mensaje reenviado ----------
De: joan amaya <joan0...@gmail.com>

Fecha: 2 de agosto de 2010 09:30
Asunto: Re: [LESM] Transformadores de puesta a tierra
Para: Andres Felipe Jaramillo <igt.ingen...@gmail.com>


Saludos estimados.

Muchas gracias por su pronta respuesta.

He logrado entender en cierta forma sus respuestas y las he intentado aplicar a la norma C62.92.4 pero ahi muestran un valor del COG en su analisis que no logro entender de donde sale ese valor quisiera saber si uds me pueden ayudar, ahi se refieren a una figura pero estas curvas se pueden utlizar siempre o se necesitan realizar los respectivos calculos?

A continuacion les muestro la parte del analisis q no entiendo y pues si no es mucho el atrevimiento me den sus correos y les pueda pasar la norma en caso de que no la tengan.

Saludos y gracias.

[omar graterol]

Joan, muy bien...el grafico que enviaste, resume basicamente muchas de nuestros comentarios anteriores, con los cuales voy a tratar de explicarte el procedimiento.   1-El grafico esta hecho con base a los valores X0/X1, en el eje de las "Y", y R0/X1, en el eje de las "X". 2-Los valores deX0, X1 y R0 , seran los que tu obtengas del estudio de Corto-Circuito (Un programa como el ETAP, te los valores de las Corrientes de Corcrto Circuito y tambien te da estos valores en el punto de la falla que estes analizando). 3-Con esos valores entras a la curva y determinas el COG (Coeficiente de puesta a tierra). 4-Segun el ejemplo del analisis por ti enviado, el procedimiento es el siguiente: a) X0/X1 = 0,533/0190 = 2,8 ..... Con este valor, considerando la resistencia despreciable, o sea que R0/X1 tiende a cero...digamos que podemos asumir 0,1, lo cual corresponde con el punto de partida con el eje de las X. Ahi encontramos que el COG es igual a 75%. (En el analisis usaron la Fig. A1, pero como yo no la tengo, yo utilize la Fig. A2 que tu enviaste y lo hize con la aproximacion, pero el resultado es el mismo). b) Recordando que el COG es (ELG)/ (ELL), expresado en %, y que el  EFF, es el mismo valor multiplicado por 1,73, entonces el EFF = 0,75 *1,73 = 1,3 c) Como puedes ver en el ejemplo estos valores corresponden a un sistema efectivamente puesto a tierra, el valor 2,8 esta en los limites de este cuadrante (COG<80%).  d) Lo anterior significa, que el voltaje que aparecera en la fase sana, ante una falla de linea atierra, no supera el 80% del voltaje Linea a Linea; lo cual debe ser la base para seleccionar los Pararrayo, especificamente el TOV (Temporary Over Voltage), que es la carateristica que define el soporte del pararrayo ante sobrevolatejes sostenidos por algun tiempo. Es importante destacar que a menores valores de corriente de falla a tierra, son sistema con impedancias mas altas de puesta a tierra, los cuales necesitarian pararrayos de mayor rating o se amayor TOV. e) La segunda parate del analisis, es el calculo inverso cuando uno quiere reduciel sobrevoltaje impuesto a la fase sana, que en el ejemplo analisado es 75% VLL, o 1,3 del VL-T (EFF=1,3), o sea un sobre voltaje a linea atierra del 30%, y lo queremos bajar al 20% o sea 1,2 (EFF=1,2) . De donde obtenemos que el COG = 1,2/1,73 = 69,3 % --> 70%. f) Con este valor de COG (70%), en las curvas ahora obtenemos la relacion X0/X1, que segun la curva sera aprox. 2. Siendo 2 = X0/X1 y conociendo que X1 es una caracteristica fijada por el sistema (0,190), podemos despejar X0 .... donde X0= X1 * 2 = 0,190 * 2 = 0,38 P.U.   g) Del ejemplo se desprende que 11,9 es la Z base, por lo cual la impedancia en Ohmios sera 11,9 * 0,38 = 4,5 Ohmios por fase. Por lo cual la impedancia requerida en el arreglo de puesta a tierra debe ser 4,5 Ohmios.   h) Lo que nos queda ahora es calcular la corriente de falla a tierra (I0), ...         I0= (3 VL-T)/(X1+X2+X0) = 3 * 1673 / (0,19+0,19+0,38) = 6603 Amp. Esta es la nueva corriente de falla usando la impedancia de 4,5 Ohmios.    Bueno, esto es lo que yo veo esta explicado en el analisis y como puedes ver tambien se hizo uso de las curvas.....Espero que esto te aclare el procedimiento.   Saludos,...................Omar Graterol --- El mar, 3/8/10, joan amaya <joan0...@gmail.com> escribió:

[joan amaya]

Saludos estimados colegas.

Muchas gracias por todos sus articulos y comentarios.

El colega Luis ha enviado 2 paper interesantes sobre este tema y pues revisandolos aparecen formulas complejas para el calculo del COG y EFF, he entrado en cierta confusion ya que el Ing Omar Graterol me ha explicado detalles de la norma IEEE C62.92 y al ver estos paper veo que parten de las mismas formulas pero se extienden a otro analisis mas complejo.

Podria alguien dar su opinion respecto a esta inquietud?

Saludos
Joan Amaya
El Salvador
joan0...@gmail.com

El 3 de agosto de 2010 23:24, luis hugo sanchez pantoja <lspa...@gmail.com> escribió:

Estimados

Aqui alguna informacion relacionada al tema.

 

http://www.icrepq.com/icrepq'10/699-Calado.pdf

http://redalyc.uaemex.mx/redalyc/pdf/849/84934021.pdf

lsp

[Andres Felipe Jaramillo]

Joan:

Las fórmulas no son complejas, es un simple circuito serie donde X es la impedancia de las líneas hasta el punto de falla y R es la resistencia serie de las líneas.  A eso se le suma en serie la impedancia de puesta a tierra si la hay.

Es simplemente detenerse un poco en el análisis.

Considero que la explicación de Omar está clara. Necesitas un poco de paciencia y dedicación.  Yo las seguí y están claras.  En las normas indicadas están los circuitos equivalentes.

Animo.  Si tienes una duda específica, preséntala.

Saludos

Andrés Felipe