Análisis de formulaciones aproximadas de impedancia interna para el estudio de transitorios de alta frecuencia en cables subterráneos de alta tensión

José Miguel García Guzman, Jacinto Torres Jiménez, Francisco Javier Ortega Herrera, Alfonso Lozano Luna

Resumen


En este artículo se presenta un análisis de las formulaciones aproximadas de impedancia interna para el estudio de transitorios de alta frecuencia en cables subterráneos de alta tensión. El análisis se desarrolla en el dominio de la frecuencia y la conversión al dominio del tiempo se realiza utilizando la transformada rápida de Fourier. El cable se modela como una línea de transmisión multiconductora, utilizando análisis modal y la teoría de redes de dos puertos. Las formulaciones aproximadas de impedancia interna que se analizan son las propuestas por Gary y Wedepohl-Wilcox, las cuales son utilizadas en el modelado de líneas de transmisión aérea y subterránea, respectivamente. Para efectuar el análisis se realiza una comparación de las formulaciones aproximadas con el modelo exacto de impedancia interna y se determina el error relativo de cada formulación para los valores reales como para los valores imaginarios. Los resultados muestran que la formulación aproximada propuesta por Gary para el modelado de líneas de transmisión aéreas se puede utilizar en cables subterráneos para analizar fenómenos transitorios electromagnéticos de alta frecuencia con resultados aceptables. Para realizar el estudio comparativo de las formulas aproximadas de impedancia interna se propone una serie de casos de estudios en los cuales se determina la magnitud del voltaje transitorio, el tiempo de viaje y la atenuación de la onda en líneas monofásicas subterráneas utilizando diferentes longitudes.


Palabras clave


cables subterráneos; error relativo; formulaciones aproximadas; impedancia interna; transitorios de alta frecuencia;

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Referencias


J. Torres, “Análisis transitorio de redes de tierra en el dominio de la frecuencia”, Tesis de maestría, Instituto Tecnológico de Morelia, Morelia, Mich., 2004.

F. Pollaczek, “Uber das feld einer unendlich langen wechsel stromdurchflossenen Einfachleitung”. Electrishe Nachrichten Technik, Vol. 3, No. 9, pp. 339‑360,

L. V. Bewley, “Critique of Ground Wire Theory”.AIEE Transactions, Vol. 50, No. 1, pp. 1‑22, Mar.,1931.

P. L. Bellaschi, “Impulse and 60-Cycle Characteristics of Driven Grounds”. aiee Transactions, Vol. 60, pp.123‑128, Mar., 1941.

R. Rudenberg, “Fundamental Considerations on Ground Currents”. Electrical Engineering, Vol. 64, pp.1‑13, Ene., 1945.

E. D. Sunde, “Earth Conduction Effects in Transmission Systems”. Dover Publications Inc., Nueva York, 1968.

L. M. Wedepohl y D. J. Wilcox, “Transient and Harmonic Induction in Underground Cables Systems”, Proc. iee, Vol. 120, pp. 253‑260, 1973.

L. Marti, “Simulation of Transients in Underground Cables with Frequency Dependant Modal Transformation Matrices”, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 3,

No. 3, pp. 1099‑1110, 1988.

N. S. Nahman, y D. R. Holt, “Transient analysis of coaxial cables using the skin effect approximation A + B s", IEEE Transactions on Circuit Theory, Vol. 19, No. 5, pp. 443-451, 1972.

A. Semlyen y A. Deri, “Time domain modeling of frequency dependent three phase transmission line impedance”, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 104, No.6, pp. 1549‑1555, 1985.

L. M. Wedepohl y D. J. Wilcox, “Transient analysis of underground power transmission systems: System-model and wave propagation characteristics”, IEE Proceedings

on Generation, Transmission and Distribution, Vol. 20,No. 2, pp. 253‑260, 1973.

S. Vujević, V. Boras y P. Sarajčev, “A novel algorithm for internal impedance computation of solid and tubular cylindrical conductors”, International Review of Electrical Engineering (IREE), Vol. 4, No. 6, Part B, pp.1418‑1425,2009.

W. Mingli y F. Yu, “Numerical calculations of internal impedance od solid and tubular cylindrical conductors under large parameters”, IEE Proceedings on Generation, Transmission and Distribution, Vol. 151, No. 1, pp. 67-72, 2004.

D. W. Knight, “Practical continuous functions and formulae for the internal impedance of cylindrical conductors”. Version 2.04, Mar., 2010. [En linea]. Disponible en: http://www.g3ynh.info/zdocs/comps/Zint.pdf.

J. Torres, A. I. Jardines y J. L. Guardado, “Análisis Transitorio de Cables Subterráneos”. Memorias de la XI Reunión de Otoño de Potencia, Electrónica y Computación (ROPEC,2009), Morelia, Mich., México, 2009, pp. 106‑110.

W. Johnson y M. Gram, High-Speed signal propagation: advanced black magic. Saddle River, NJ, Prentice‑Hall, 2003, pp. 67‑73.

C. Gary, “Approche complete de la propagation multifilaire en haute frequence par utilization des matrices complexes”, edf Bulletin de la Direction des Etudes et Recherches, No. 3‑4, pp. 5‑20, 1976.

F. A. Uribe, “Evaluacion Algoritmica de la Integral de Pollaczek y sus aplicaciones en el Analisis de Transitorios Electromagnéticos en Sistemas de Transmision Subterránea”, Tesis de doctorado, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN, Guadalajara, Jal., México,

Análisis de formulaciones aproximadas de impedancia interna 23

O. Saad, G. Gaba y M. Giroux, “A Closed-Form Approximation for Ground Return Impedance of Underground Cables”, IEEE Transactions on Power Delivery, Vol. 11, No. 3, pp. 1536‑1545, Jul., 1996.

Unión Fenosa Internacional, “Conductores Desnudos de Aluminio con Alma de Acero (ACSR)”. Anexo 2, 2004.

F. A. Uribe, J. L. Naredo, P. Moreno y L. Guardado, “Electromagnetic Transients in Underground Transmission Systems Through the Numerical Laplace Transform”.

International Journal of Electrical Power and Energy Systems, Vol. 24, No. 3, pp. 215-221, Mar., 2002.


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DOI: https://doi.org/10.16925/in.v9i16.524

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