Estudio de las tensiones inducidas por rayos en redes de distribución aéreas ubicadas sobre terrenos no planos

Esta tesis se enmarca dentro de la protección de sistemas eléctricos contra los efectos del rayo. Se pretende estudiar el efecto que tienen las montañas en la magnitud y forma de onda de las tensiones inducidas por rayo en redes de distribución. Para esto, primero, se hizo una revisión rigurosa de la literatura en el campo de tensiones inducidas de rayo. Se encontró que la mayoría de los trabajos hechos sobre el tema habían sido realizados para terreno plano. La primera aproximación propuesta para calcular tensiones inducidas por rayo sobre terrenos no planos fue el m\'{e}todo de diferencias finitas (FDTD, por sus siglas en inglés) en 2D en coordenadas cilíndricas. Así, se simularon terrenos cónicos con líneas aéreas paralelas a estos terrenos. El resultado fue un considerable incremento de las tensiones inducidas especialmente cuando la pendiente era mayor y la conductividad del terreno baja. Para considerar configuraciones mías realistas, se programó el método FDTD en 3D. Con este se simularon 3 configuraciones de terreno no plano. Para este caso se usaron dos metodologías: el modelo de línea de transmisión y el modelo de conductor delgado. Con el fin de validar los códigos numéricos desarrollados, se construyó un modelo a escala reducido, basado en la experiencia internacional, pero en este caso cambiando la geometría del terreno, para considerar su influencia. Se encontró para las configuraciones construidas en el modelo a escala reducida un buen ajuste entre mediciones y simulaciones, lo cual valida los códigos numéricos desarrollados. Con el fin de medir tensiones inducidas en redes de distribución sobre montañas, se construyó un dispositivo autónomo de energía con conexión a internet para medir tensiones inducidas por rayo en una línea de distribución cercana a la torre instrumentada de la estación del Morro do Cachimbo de la Universidad Federal de Minas Gerais en Brasil. Finalmente, una línea de distribución real en Colombia fue escogida para analizarse el efecto de las montañas en las tensiones inducidas en estas líneas. Se encontró que las tensiones sobre los relieves más típicamente encontrados en estos circuitos son enormemente afectadas por la pendiente y el perfil de la línea. Las magnitudes de las tensiones inducidas de acuerdo a las simulaciones hechas están entre 3.7 y 5.1 veces los valores típicos encontrados para terreno plano. Se recomienda incluir el efecto del terreno en un estudio analítico como el de Montecarlo desarrollado en el estándar IEEE 1410

• Autores: Soto Ríos, Edison Andrés
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2014
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/54117
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/54117; http://bdigital.unal.edu.co/48950/
• Palabra clave: 62 Ingeniería y operaciones afines / Engineering; Rayos; Tensiones inducidas; Líneas de distribución terrenos no planos; Montañas; FDTD; Modelo a escala; Validación; Morro do Cachimbo - Minas Gerais (Brasil); Topografía; Lightning; Induced voltages; Distribution lines; Non-Flat terrains; Mountains; FDTD; Reduced Scale Model; Validation; Morro do Cachimbo; Topography
• Rights: openAccess
• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional