Alta tensión y sistemas de transmisión / Luis A. Siegert C.

CONTENIDO
1. CAMPO ELECTROSTATICO 19
El gradiente eléctrico 20
Potencial electrostático 22
Superficies equipotenciales 24
Inducción electrostática (influencia) 26
Desplazamiento eléctrico 27
Capacitancia 29
Polarización 30
Constante dieléctrica (permitividad) 31
Pérdidas dieléctricas 32
2. CALCULO DE CAMPOS ELECTRICOS 37
Campos homogéneos 37
Condensador de placas paralelas 38
El perfil de Rogowski 40
Condensador cilíndrico 43
Condensador esférico 46
Esferas concéntricas 46
Esferas excéntricas 48
Dieléctricos compartidos 48
Arreglo cilíndrico 54
Cálculo de un pasatapas (bushing) 56
Campos no homogéneos 67
Determinación analítica de los campos 71
Determinación numérica del campo 71
El campo elíptico 81
Determinación experimental 84
3. LA RUPTURA DIELECTRICA EN GASES 89
Energía potencial 89
Energía de liberación 91
Ionización por choque 94
Fotoionización 94
Termoionización 94
Ionización natural 95
Velocidad de las partículas 95
Recombinación 96
Descarga en gases 96
Teoría de Townsend 98
Ruptura de la rigidez dieléctrica 109
Ruptura de Townsend 111
Ley de Paschen 113
Canal plasmático. Ruptura de Raether 123
4. LA RUPTURA DIELECTRICA EN LIQUIDOS 129
Ruptura térmica 131
Ruptura eléctrica 132
Ruptura termofibrosa 132
Observaciones prácticas 132
5. LA PERFORACION EN SOLIDOS 135
Dieléctricos homogéneos 135
Dieléctricos no homogéneos 137
Comportamiento térmico 138
Perforación termoeléctrica 142
Perforación electroquímica 144
6. EL ARCO ELECTRICO 147
Caída de tensión del arco 148
Comportamiento térmico 151
Extinción del arco 154
Mecanismos de extinción 156
El arco en corriente alterna 160
Extinción en corriente alterna 161
7. INTERRUPTORES DE POTENCIA 165
Circuitos inductivos 168
Circuitos capacitivos 169
Frecuencia oscilatoria 172
Comportamiento del arco 174
Contenido energético del arco 177
Sistemas trifásicos 178
Potencia de ruptura 180
Factor de fase 181
El factor RRRV 183
Interrupción múltiple 184
8. INTERRUPTORES DE POTENCIA. DESCRIPCION TECNICA 189
Soplado magnético 189
Gran volumen de aceite 191
Pequeño volumen de aceite 193
Aire comprimido 197
Hexafluoruro de azufre (SF6) 201
Interruptor al vacío 210
El interruptor y el arco eléctrico 214
Balance energético. Ecuación de Saha 215
Modelo de arco 218
El arco y el medio 219
9. SOBRETENSIONES. INTRODUCCION 227
Ecuaciones de la línea 227
Longitud de onda 228
Concepto de onda 229
Velocidad de propagación 231
Reflexión y refracción 234
Nodo de transición 235
Resistencia en serie 237
Resistencia en derivación 240
Condensador en derivación 241
Inductancia en serie 24
Condensador en serie 245
Inductancia en derivación 246
Recurso analítico 247
Nodo oscilatorio 249
Tabla de ondas viajeras 254
10. SOBRETENSIONES ATMOSFERICAS 255
La nube de tormenta 256
Teoría de Simpson 256
Teoría de Elster y Geitel 257
Teoría de Wilson 258
El gradiente eléctrico 259
La tormenta eléctrica 260
La descarga denominada rayo 261
El nivel isoceráunico 263
La teoría de Schonland 266
Efectos del rayo 269
El rayo y la línea de transmisión 270
Sobretensiones inducidas 270
La descarga retroactiva 271
11. SOBRETENSIONES INTERNAS 277
La falla kilométrica 278
Sistemas trifásicos 280
La gravedad de la falla 282
Fases en oposición 285
Transformador en vacío 287
Líneas en vacío 289
Diagrama fasorial 293
Circuitos oscilatorios 295
Efecto del núcleo magnético 298
El concepto de inrush current 302
El efecto de la histéresis 303
Ferroresonancia 305
El corto circuito en el sistema 314
Fallas simétricas 318
Influencia de la carga 323
Fallas asimétricas 327
Componentes simétricas 327
Análisis de las fallas 335
El bote de carga 341
Sobretensiones temporales 344
12. LAS ECUACIONES DE LA LINEA 355
Ecuaciones diferenciales características 357
La ecuación del telegrafista 360
El método de Laplace 361
Línea finita sin pérdidas 362
Línea infinita sin pérdidas 367
El método de D'Alembert 370
Método clásico 372
Velocidad de fase 374
Período espacial y longitud de onda 376
La línea larga 377
La potencia natural 377
Marcha en vacío 378
Longitud crítica 379
Corto circuito 380
Acoplamiento ideal 381
La línea corta 382
13. CALCULO DE SOBRETENSIONES 385
El método de Bewley 387
El método de Bergeron 391
14. TRATAMIENTO DEL NEUTRO 399
Concepto de capacitancia 399
Capacitancia de operación 400
Diagrama fasorial 401
Neutro flotante 403
Efecto de las resistencias 105
Asimetría del sistema 408
Conclusión 408
Conexión a tierra inductiva 410
Extinción de la corriente 414
Diseño de la bobina 415
Efecto de las resistencias 417
Conclusión 419
Conexión rígida a tierra 420
Observaciones particulares 427
Conclusión 429
Conexión a tierra semirrígida 429
Enfoque analítico 431
Conclusiones 433
Instalación a tierra de generadores 434
Observaciones finales 435
Análisis de las fallas 437
Falla monofásica a tierra 438
Falla bifásica a tierra 443
15. ATENUACION DE LAS ONDAS VIAJERAS 453
Energía y atenuación 453
Atenuación resistiva 454
Atenuación por efecto corona 457
Atenuación por efecto pelicular 459
Sistemas multifilares 463
Torres de transmisión 467
16. ELEMENTOS DE PROTECCION 471
Cables de protección 471
Resistencias de preinserción 473
Condensadores y reactores 478
Protección contra impulsos no repetitivos 478
Aplanamiento del frente de onda 480
Acopladores lineales 483
17. DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES (PARARRAYOS) 485
Reseña histórica 485
Explosores 487
Descargador catódico 493
Descargador de expulsión 494
Descargador autoválvula 497
Resistencias no lineales 502
El óxido de zinc 504
Explosores activos 507
Soplado magnético 509
Regulación de potencial 512
Subestaciones encapsuladas 514
Operación del pararrayos 516
Comportamiento en la red 518
Al final de una línea 520
En un nodo 522
Radio de protección 527
Selección de pararrayos 529
Instalación del pararrayos 537
Conexión a tierra 537
Conexiones 541
Efecto de la distancia 544
Comportamiento errático 545
18. COMPENSACION REACTIVA 547
La línea de transmisión 547
Línea sin pérdidas 549
El ángulo de pérdidas 549
Casos particulares 550
La constante de propagación 553
La impedancia de onda 554
Las caídas de tensión en la línea 555
Importancia del factor de potencia 561
Diagramas de operación de la línea 563
Diagrama en el plano complejo 567
Terminal de cuatro puertos 572
Compensación reactiva 581
Condensadores en serie 582
Ubicación en el sistema 583
Efecto sobre la caída de tensión 587
Oscilaciones de la carga 590
Distribución de carga (líneas en paralelo) 592
Fenómenos dinámicos 595
Dispositivos de protección 602
Condensadores en derivación 604
Condensadores sincrónicos 609
Reactores en derivación 611
Sistemas de compensación estática (SVS) 616
El tiristor. Fundamentos básicos 618
Características dinámicas del tiristor 622
Esencia de los SVS 624
Reactor controlado por tiristor 626
Conexión del secundario 634
Comportamiento reactivo 636
Ventajas y desventajas 639
Aplicaciones prácticas 640
Condensador controlado por tiristor 640
Ventajas y desventajas 642
Aplicaciones prácticas 642
Sistemas combinados 644
Comparación de los diferentes esquemas 646
Control y regulación del SVS 648
Observaciones particulares 656
19. LA OPERACION DEL SISTEMA 659
La máquina sincrónica 659
Rotor cilíndrico 666
Rotor de polos salientes 675
Diagrama operacional 680
La estabilidad del sistema 684
Estabilidad estática 685
Estabilidad dinámica 690
Acoplamiento de la línea 694
Recomendaciones finales 696
Transformadores 697
Introducción 698
Transformadores monofásicos 700
El transformador ideal 703
El transformador de regulación 707
El autotransformador 708
Transformadores trifásicos 709
Circuito equivalente 712
Grupo de conexión 713
Componentes simétricas 715
Carga asimétrica 719
Operación en paralelo 721
Observaciones particulares 727
El motor asincrónico 728
Componentes simétricas 729
Comportamiento en la red 731
Diagrama de operación 735
Regulación de la tensión 737
Cambiadores de toma 737
Regulación de la frecuencia 741
20. SOBRETENSIONES. MEDIDAS PREVENTIVAS 745
El corto circuito 745
Medidas preventivas 746
Apertura de barras 747
Bobina limitadora 748
Recierre automático 750
Estabilidad dinámica 752
Ecuación diferencial 753
Potencia transitoria 756
Análisis inmediato 763
Ejemplo 20.1 766
Ejemplo 20.2 773
Recierre con autosincronización 774
Recierre asincrónico 777
Observaciones particulares 778
El arco secundario 779
Sobretensiones temporales 783
Atenuación 787
Compendio de sobre tensiones de maniobra 793
Compendio de medidas preventivas 794
Conclusiones 796
21. LA COORDINACION DEL AISLAMIENTO 799
Sobretensiones normalizadas 801
Aislamientos autorrestaurables 804
Métodos probabilísticos 804
Concepto esfuerzo-rigidez 804
Distribución Gaussiana 809
Estimación del riesgo 816
Aislamientos no autorrestaurables 820
Pruebas o ensayos 821
Procedimientos de ensayo 824
Comportamiento del aire 831
Efecto de la lluvia y humedad 835
El factor espinterométrico 839
Espaciamientos 844
Consideraciones particulares 850
Valores normalizados 856
Tendencias futuras 862
Apantallamientos. Hilo de guarda 872
Diseño del aislamiento 877
Método convencional 877
Tendencias actuales 881
Sugerencia de la I.E.C 882
Observaciones finales 901
22. CORRIENTE CONTINUA 905
Límites de transmisión C.A. 906
Ventajas de la corriente continua 909
Límites de transmisión C.C. 911
Esquemas de transmisión 912
Comparación sencilla entre C.A. y C.C. 914
Regulación en C.C. 916
Gradiente y ruido eléctricos 917
Consideraciones particulares 919
23. CORONA Y R.I.V. 925
Fundamentos teóricos 926
Tipos de descarga 929
Cálculo del gradiente 933
Conductores en haz 937
Sistemas trifásicos 939
Pérdidas por corona 949
Fundamentos físicos 954
Variación de la capacitancia 956
Radiointerferencia 958
Espectro de frecuencias 959
Mecanismo de la interferencia 961
Propagación modal 962
Medición de la R.I. 964
Instrumentos de medición 970
Estimación de la R.I. 976
Interferencia en F.M. y T.V 980
Ruido audible 984
Interferencia en C.C. 985
Conclusiones 986
Algunos ejemplos 987