Diseño de apantallamiento contra descargas atmosféricas de central fotovoltaica de 2 mva en zonas altoandinas

TESIS PERUANAS:

1.  TÍTULO: DISEÑO DE APANTALLAMIENTO CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS DE CENTRAL FOTOVOLTAICA DE 2 MVA EN ZONAS ALTOANDINAS

AUTOR: 

CORNEJO VALENCIA RANDY GREG

AÑO: 

2018

LUGAR: 

UNSA - AREQUIPA – PERÚ

OBJETIVO:

Objetivos de la investigación

• Objetivo general

Realizar un diseño del sistema de apantallamiento contra descargas atmosféricas de una planta solar de 2 MVA de potencia, en zona de alto riesgo de descargas eléctricas de origen atmosférico.

• Objetivo específicos

Caracterizar una planta de generación de paneles solares.

Evaluar el riesgo de descargas eléctricas atmosféricas en zonas alto andinas por encima de los 4000 msnm.

Buscar y adecuar normatividad referente en países con zonas similares

Buscar y adecuar métodos de diseño de sistemas de apantallamiento de estaciones solares en zonas similares a la aplicación que se pretende.

Plantear un método de cálculo y diseño del sistema de apantallamiento.

Diseñar el sistema de apantallamiento de una estación de generación fotovoltaica del tipo paneles solares ubicados en zonas de alto riesgo.

METODOLOGÍA:

Método y diseño de la investigación

Método de la investigación

El método planteado es del tipo cuantitativo, correlacional. El método de investigación para el caso consiste en analizar metodología técnica de determinación de parámetros y consecuencias de las descargas atmosféricas, observar el diseño de la estación de generación fotovoltaica y en ese contexto aplicar una metodología de cálculo y diseño del apantallamiento contra sobretensiones de origen atmosférico.

Diseño de la investigación:

El diseño inicia básicamente con un diagnóstico de los parámetros influyentes en las descargas eléctricas atmosféricas y el posible impacto sobre la estación de generación fotovoltaica par lo que se ve la determinación de las variables, con la distribución de los equipos de la estación se evaluará el área de influencia, paralelamente se tendrá cuenta el nivel isoceráunico de la localización. Para finalmente diseñar un sistema que logre proteger mediante un apantallamiento la estación generadora de las descargas atmosféricas.

CONCLUSIONES O RESULTADOS:

Se ha comprobado la efectividad el Método de la esfera rodante, para la ubicación e instalación de los elementos del sistema externo de protección, en donde se toma características climatológicas específicas de cada lugar, así como el número de rayos promedio que caen en cada lugar.

Este sistema de protección fue determinado bajo el método de la esfera rodante descrito en la norma, donde permite saber cuáles son las principales características de la terminal aérea, como su altura que no debe de sobrepasar los 3m y el radio de protección debe de ser de 20 m generado por el pararrayos dependiendo del nivel de protección que se calcula para una planta solar con respecto a su ubicación.

Para la protección de esta planta solar es importante reconocer los trabajos por parte de la ingeniería eléctrica, ya que es muy importante el trabajo que ejercen los ingenieros al desarrollar un proyecto en instalaciones eléctricas, estás personas no deben perder el objetivo de sus trabajos, pero sobre todo la seguridad de las personas.

En este caso también se considera la protección del personal de mantenimiento, ya que son quienes entran a las principales áreas de todo tipo de instalación.

La norma IEC 62305 presenta las consideraciones y el método necesario para la protección de las personas ya que nos rige como llevar a cabo la instalación de un sistema de protección contra descargas atmosféricas dependiendo del edificio a proteger y su ubicación.

1. TITULO: SIMULACIÓN Y ANÁLISIS DE TRANSITORIOS ELECTROMAGNÉTICOS DE FRENTE RÁPIDO DEBIDO A DESCARGAS ATMOSFÉRICAS EN INSTALACIONES ELÉCTRICAS DE ALTA TENSIÓN

AUTOR: 

MIGUEL ALEJANDRO LINARES VARGAS

AÑO: 

2013

LUGAR: 

UNI – LIMA - PERÚ

OBJETIVO:

Desarrollar una guía de modelado y simulación de los principales componentes y equipos eléctricos en subestaciones eléctricas y líneas de transmisión de alta tensión, para establecer una metodología que permitirá analizar el efecto de los transitorios electromagnéticos de frente de onda rápida causados por descargas atmosféricas que afectan a los equipos en alta tensión. La metodología está apoyada en el estudio de transitorios electromagnéticos y en la aplicación de los dispositivos de protección de última tecnología

METODOLOGÍA:

El presente trabajo de tesis describe y desarrolla la metodología de modelado y simulación de instalaciones eléctricas de alta tensión como son subestaciones eléctricas y líneas de transmisión para analizar fenómenos transitorios de onda de frente rápido, como son las descargas atmosféricas.

Se excluye de este trabajo de tesis el estudio del apantallamiento eléctrico en sistemas eléctricos de alta tensión, así como el estudio de transitorios electromagnéticos en subestaciones tipo GIS.

La metodología que se propone en la presente tesis implica el modelado de los diferentes componentes y equipos eléctricos del sistema eléctrico a estudiar mediante el ATPDraw (véase Capitulo 3) bajo un procedimiento que se desarrolla en el presente capítulo, esto nos permita analizar los diferentes casos de estudios que comprenda un análisis de sobretensiones transitorias debido a descargas atmosféricas en cualquier sistema eléctrico. Todo el modelado estará enfocado en la filosofía de protección contra descargas atmosféricas asi como en criterios generales de simulación.

En forma general la metodología propuesta se puede considerar como un flujo lógico para diferentes casos de análisis como se muestran en la Figura 4.1. En la Figura 4.2 se muestra la secuencia de modelado en el ATPDraw de manera detallada, este flujo lógico permite presentar las premisas que permiten optimizar el tiempo de modelado y evita cualquier complicación en cada paso de la simulación.

[pic 1]

CONCLUSIONES O RESULTADOS:

En este trabajo se propone una metodología que sirve para analizar los transitorios de frente de onda rápido debido a descargas atmosféricas en subestaciones eléctricas y líneas de transmisión. Se utiliza como base la filosofía de protección contra descargas atmosféricas, criterios generales de simulación, relaciones matemáticas simplificadas y datos típicos que se usan para simular diversos componentes del sistema eléctrico en los estudios de sobretensiones de frente rápido. Uno de los aspectos importantes del presente estudio es que se basan en los estudios de parámetros de sensibilidad de las sobretensiones.

El método desarrollado en el presente trabajo puede ser utilizado para evaluar casos que no abarcan la norma IEC 60071-2 y obtener valores aproximados a los que se obtendrían en la realidad mediante el adecuado modelado y simulación de sistema en análisis.

Como aportes de este trabajo se tienen los siguientes:

- Modelo digital en el formato del ATPDraw v5.7, para simular las sobretensiones transitorias producidas por la incidencia de un rayo en un sistema eléctrico de alta tensión.

- Metodología basada en simulación para el cálculo de las sobretensiones de frente rápido originadas por descargas atmosféricas.

Las conclusiones principales del presente trabajo son las siguientes:

1. De las simulaciones realizadas al aplicar la metodología, se concluye que el valor de la resistencia de puesta a tierra de las primeras torres a la entrada de la subestación eléctrica resultan determinantes para el valor de la sobretensión producida, pues la sobretensión máxima es establecida por las reflexiones de la base de la torre, por lo tanto, un valor bajo en la resistencia contribuye a una disminución significativa en la magnitud de la sobretensión máxima que aparece en la torre. Para ello el modelo de puesta a tierra de resistencia distribuida representa mejor el comportamiento ante transitorios de frente de onda rápida de contrapesos en comparación con otros modelos.
2. La metodología propuesta y el modelado en el ATPDraw presentan ventajas respecto a utilizar las recomendaciones de la norma IEC 60071-2. Esta última tiene las siguientes desventajas:

a) No representan de manera precisa las diferentes configuraciones que se pueden dar en una subestación eléctrica.

b) No puede evaluar cualquier caso de estudio de sobretensiones producidas por descargas atmosféricas.

c) Tienen una menor precisión en el cálculo de sobretensiones.

d) Con la norma IEC 60071-2 se obtienen valores conservadores; como se puede apreciar en el ítem 5.8, los valores de sobretensión estimados por la norma IEC se asemejan a las sobretensiones obtenidas con magnitudes de rayo de 200kA, que tienen una baja probabilidad de ocurrencia (0.8%).

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