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Estudio de las tensiones inducidas por rayos en redes de distribución aéreas ubicadas sobre terrenos no planos
No full textEsta 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 1410Abstract : This thesis is related with the protection of electrical systems against the effect of lightning. The purpose is to analyse the effect of the mountains on the magnitude and wave-shape of lightning induced voltages on distribution networks. First, a revision of the literature in the field of lightning induced voltages is done. It is found that the majority of the works available on literature consider flat ground. The first approximation proposed in this thesis to calculate lightning induced voltages on non-flat terrains is based on the Finite Difference Time domain method (FDTD) in 2D dimensional cylindrical coordinates. For this reason, conic terrains accompanied of overhead lines parallels to this terrains were simulated. The result was a considerable increase of the induced voltage specially when the slope of the terrain is higher and the conductivity smaller. In order to consider more realistic topographies, a 3D-FDTD method was programmed. Three configurations of non-flat terrains were simulated. In this case, two methodologies were employed: transmission line model (TLM) and Full Wave analysis (FWA). With the aim to validate the developed numerical codes, a reduced scale model was constructed, based on the international experience, but in this case changing the geometry of the terrain, in order to consider its influence. It was found for the built configurations in the reduced scale model a good agreement between simulations and measurements, which validates the developed numerical codes. With the aim to measure lightning induced voltages on distribution networks located on mountains, an autonomous of energy and connected to internet device was designed and constructed with the aim to measure lightning induced voltages caused by direct strikes to the instrumented tower at Morro do Cachimbo Station of the Federal University of Minas Gerais - Brazil. Finally, a real distribution circuit in Colombia was chosen to analyse the effect of the mountains on lightning induced voltages on this lines. It was found that the induced voltages on the relief more typically found in those circuits are significantly affected by the slope and the profile of the terrain. The magnitudes of the induced voltages according to the performed simulations were between 3.7 and 5.1 times the typical values found for flat-terrains simulations. A recommendation is made to include the effect of the terrain in an analytical study as the Montecarlo method developed in the IEEE 1410 StandardDoctorad
Electromagnetic field calculation produced by lightning in non flat terrain and its the effect on the lightning induced voltages on distribution networks
No full textEsta tesis evalúa la influencia que tienen las montañas en el campo electromagnético que produce una descarga de rayo vertical y en las tensiones inducidas que se producen en líneas de distribución. El campo electromagnético se calcula solucionando las ecuaciones de Maxwell en diferentes configuraciones de terreno no plano, por medio del método de diferencias finitas en el dominio del tiempo (FDTD) y las tensiones inducidas se obtienen incluyendo el campo anterior en la línea por medio del método de acople de Agrawal. Se obtienen cambios considerables de los campos y de las tensiones inducidas producidas por rayo en redes de distribución, en comparación con el tradicional cálculo para terreno plano. / Abstract. This thesis evaluates the influence of the mountains in the electromagnetic field produced by a vertical lightning channel and the lightning induced voltages on distribution networks. The electromagnetic field is calculated solving the Maxwell equations in the different non flat terrain configurations, by means of the finite difference time domain method (FDTD), and the lightning induced voltages resulting of include the last field in the network by means of Agrawal coupling model. It is obtained important variations in the field and lightning induced voltages on distribution networks, compared with the traditional calculus on flat terrain.Maestrí
Tasa de fallas por impactos directos indirectos en líneas de distribución compactas*
No full textEn este artículo se obtiene el índice de fallas en una línea de distribución compacta de media tensión. El índice de fallas es la cantidad de eventos por impactos directos e indirectos de rayos que causan una tensión mayor que el CFO de la línea. Este artículo se enfoca en una configuración compacta de un solo circuito a 15kV. Debido a la presencia del cable mensajero en la red compacta, se protegen las fases de los conductores ante las descargas directas tipo rayo y reduce las tensiones inducidas por impactos de rayos a tierra. Obtener la tasa de fallas ante impactos directos e indirectos de rayos en líneas de distribución compactas, sirve como estrategia para la planificación del mantenimiento de sus sistemas de distribución; afrontando nuevos desafíos como: el aumento de costos operativos, crecimiento de la demanda, requerimiento de elevados niveles de confiablidad y calidad del servicio. Se efectúa un estudio de la tasa de fallas ante impactos directos e indirectos de rayos en líneas de distribución compacta, realizando simulaciones en tiempo con modelos estadísticos como: la técnica de muestro estratificada. Para el índice de fallas ante impactos indirectos el número de eventos indirectos obtenidos fue 99,021 y eventos directos 979. En los impactos directos la tasa de fallas por flameo inverso fue 5.53%PregradoIngeniero ElectricistaThis paper obtains the failure rate in a compact medium voltage distribution line. The failure rate is the number of events due to direct and indirect lightning strikes that cause a higher voltage than the CFO of the line. This paper focuses on a compact single circuit 15 kV configuration. Due to the presence of the messenger cable in the compact network, the phases of the conductors are protected against direct lightningtype discharges and reduce the stresses induced by lightning impacts to earth. Obtaining the failure rate for direct and indirect lightning strikes in compact distribution lines, serves as a strategy for planning the maintenance of your distribution systems; facing new challenges such as: increased operating costs, demand growth, requirement for high levels of reliability and quality of service. A study of the failure rate in direct and indirect lightning strikes in compact distribution lines is carried out, carrying out simulations in time with statistical models such as: the stratified sampling technique. For the failure rate for indirect impacts, the number of indirect events obtained was 99,021 and direct events 979. In direct impacts, the failure rate for reverse flutter was 5.53
Methodology to calculate the flashover rate of distribution lines against indirect lihgtning strikes in mountainous zones.
No full textLa necesidad de evaluar el desempeño de las líneas de distribución frente a descargas indirectas de rayos en los sistemas montañosos es una de las principales razones para la realización de este proyecto, dado que las normas y estándares no consideran los efectos causados por los terrenos no planos en las tensiones inducidas y a su vez en el desempeño de la línea de distribución. En vista del problema, se propone un procedimiento basado en el estándar IEEE1410 para que estime la tasa de fallas en terrenos no planos. Para el desarrollo del proceso se tomaron en cuenta las siguientes modificaciones: (1) Uso del método FDTD-3D para el cálculo de tensiones inducidas debido a que es posible incluir los efectos del terreno. A partir de un código existente implementado en Matlab se genera un nuevo código en Fortran para reducir el tiempo de las simulaciones. (2) Estimación de la DDT de acuerdo al parámetro topográfico de la altitud. (3) Estimación de la probabilidad de ocurrencias de rayo en función de la altitud. Estas modificaciones desarrolladas a lo largo de este proyecto se articulan en el capítulo 5 con el estándar IEEE 1410-2010, señalando los puntos del método ajustados para su uso en las regiones montañosas. Ofreciendo una propuesta en la que se calcule la tasa de fallas de las líneas de distribución aéreas en los terrenos no planos, permitiendo tomar las precauciones necesarias para fortalecer y mejorar el servicio de energía eléctrica del país.PregradoIngeniero ElectricistaThe need to evaluate the performance of the distribution lines against indirect lightning discharges in the mountain systems is one of the main reasons for the realization of this research project, given that the norms and standards do not consider the effects caused by non-flat lands in the induced stresses and in turn in the performance of the distribution line. In view of the problem, a procedure based on the IEEE1410 standard is proposed to estimate the failure rate in non-flat lands. For the development of the process the modifications below were considered: (1) To use the FDTD-3D method for the calculation of induced voltages, because it is possible to include the effects of the terrain. From an existing code implemented in Matlab a new code is generated in Fortran to reduce the time of the simulations. (2) Estimation of the DDT according to the topographic parameter of the altitude. (3) Estimation of the probability of lightning occurrences as a function of altitude. These modifications developed throughout this research project are articulated in chapter 5 with the IEEE1410-2010 standard, indicating the points of the method adjusted for using in mountainous regions. Offering an approach that calculates the failure rate of air distribution lines in non-flat areas, allowing to take the necessary precautions to strengthen and improve the electric power service of the country
Design of a Reduced Scale Model To Measure Lightning Electric Fields Over An Inclined Terrain
No full textLightning electromagnetic fields have been calculated traditionally considering that terrain is flat. It is important to consider the influence of the orography in the lightning electric fields, specially in countries that are surrounded by mountains. Although, a first approximation to the phenomenal can be obtained by means of the use of numerical methods, a reliable measurement of those fields can be obtained by means of experimentation. In this paper, we present the design of a reduced scale model to measure electric fields near inclined terrains. Also, simulations done by means of the FDTD method are presented with the aim to show the expected measurements of the reduced scale model
A REVIEW OF POWER QUALITY SOLUTIONS IN INDUSTRIAL DISTRIBUTION NETWORK
No full textThis paper presents the solution to power quality from an industrial distribution network in Colombia. First analyzing one that can be obtained integrated with the electrical design, and later by means of passive filters. It is shown the results that it is found with the two methods and how it can be complemented, by means of the simulation in ATP DRAW program
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Relación entre descargas eléctricas atmosféricas a tierra y fallas en líneas de transmisión y distribución de energía - operador centrales eléctricas de Norte de Santander Colombia
Get PDFEl presente es un trabajo investigativo que determina la diferencia de las tensiones inducidas en líneas de aéreas de distribución de energía que recorren terreno montañoso (no-plano), respecto a los valores obtenidos al asumir una típica aproximación de terreno plano. Esta tesis busca contribuir en el mejoramiento de los sistemas de protección contra rayos para los operadores de red en Colombia, considerando que los rayos por impactos directos o indirectos, son los causantes de cerca del 70% de las fallas que ocurren en los circuitos aéreos de distribución. Se realizan simulaciones de tramos de líneas en Norte de Santander considerando únicamente el trazado e incluyendo también transformadores y descargadores de sobretensión, concluyendo en la necesidad de considerar en las simulaciones de diseño características propias de cada circuito tales como trazado, topografía real de la zona, elementos de circuito y parámetros físicos del terreno como conductividad.Abstract. This is a research project which determines the difference of the voltages induced in overhead distribution lines of energy that cross mountainous terrain (non-flat), compared to the values obtained when it's assuming a typical approach of flat terrain. This thesis aims to contribute to the improvement of lightning protection systems for network operators in Colombia, considering that the lightning are responsible for about 70% of faults that occur in distribution circuits caused by direct or indirect strokes. Initially the simulations consider only the paths of Norte de Santader distribution lines and then the transformers and surge arresters are included. At the end it's possible to conclude that is necessary to consider in the design simulations, the features of each circuit such as path, the real topography of the area, circuit elements and physical parameters such as conductivity of the ground.Maestrí
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