Capítulo 1. Introducción al Aislamiento y los
Fenómenos de Alta Tensión
Este capítulo tiene como objetivo establecer los
fundamentos técnicos y teóricos del aislamiento eléctricos y su
comportamiento.
Se trata de los conceptos introductorios asociados a
la alta tensión y el sistema de aislamiento. Conceptualización de campo
eléctrico, gradiente de potencial, potencia eléctrico y superficies
representativas equipotenciales, inducción eléctrica, desplazamiento
eléctrico, capacitancia eléctrica, propiedades moleculares de los
dieléctricos, fenómeno de polarización –pérdidas por polarización,
constante dieléctrica (permitividad), absorción dieléctrica, resistencia
de aislamiento, rigidez dieléctrica, superficie límite entre dos
dieléctricos.
Tipos de aislamientos u sus características,
definición de: Tensión crítica de descarga, tensión resistente y clase
de aislamiento y ondas de pruebas normalizadas.
Descargas en materiales dieléctricos. Ruptura
dieléctrica en gases, ruptura dieléctrico en líquidos, perforación en
sólidos.
Lecturas recomendadas: Capítulo 1 y 2 del
Muñoz, y Capítulo 1 al 6 del Siegert.
Capítulo 2. Teoría de Onda Viajera
El objetivo de este capítulo es calcular mediante la
teoría de ondas viajeras las sobretensiones en sistemas de potencia.
Circuitos y constantes distribuidas, y en aplicación en sistemas de
transmisión de corriente alterna.
Constantes y parámetros característicos de sistemas
de transmisión: Velocidad y constante de propagación, impedancia
característica, longitud de onda.
Ecuaciones de la línea de transmisión y ecuaciones
diferenciales características, ecuación de onda o ecuación del
telegrafista. Línea infinita sin pérdidas y con perdidas. Método de
D’Ambert y método clásico. Fenómenos de reflexión y refracción en ondas
viajeras.
Comportamiento de la onda viajeras: en terminaciones
de líneas de transmisión, nodo de transición, resistencia serie,
resistencia de derivación, capacitor en derivación, inductancia serie,
capacitor serie, inductancia derivación. Potencia natural, marcha en
vacío, terminación en cortocircuito, acoplamiento ideal. Diagrama de
Lattice. Atenuación y distorsión de ondas viajeras: energía y
atenuación, atenuación resistiva, efecto corona, efecto piel, sistemas
de múltiples conductores o conductores en haz, efecto de la torre.
Lectura recomendadas: Capítulo 9 del Allan
Greenwood. Capítulo 9, 12 y 13 del Siegert.
Capítulo 3. Sobre Tensiones Externas
Este Capítulo tiene como objetivo establecer
cualitativamente los efectos de las sobre-tensiones atmosféricas en los
sistemas de potencia, además de los mecanismos de formación.
Sobre-tensiones externas: atmosféricas.
Descargas atmosféricas: directas, indirectas e
inducidas. Sobre-tensiones inducidas en conductores de fase y guarda.
Nube de tormenta, Teorías de formación del rayo. Teoría de Simpson,
Elster, Geitel y Wilson. Gradiente eléctrico. Tormenta eléctrica, nivel
isoceraunico. Teoría de Schonland, efectos del rayo. Sobre-tensiones
inducidas, descarga retroactiva.
Desempeño de sistemas de transmisión ante descargas
de rayo. Principios de apantallamiento de líneas de transmisión.
Lecturas recomendadas: Capítulo 12 del EPRI,
Capítulo 10 del Siegert, Capítulo del Wesinghouse.
Capítulo 4. Sobre-Tensiones Internas: Maniobra y
Temporales
Establecer los fundamentos de las sobre-tensiones
internas: Temporales y de Maniobra. Transitorios de maniobra simple:
transitorio de cierre de un circuito, transitorio de recuperación
iniciado por el despeje de un cortocircuito, transitorios de doble
frecuencia. Amortiguamiento. Resistencia de maniobra. Maniobra de carga,
otras formas de amortiguamiento.
Transitorios de maniobra anormales: Extinción de
corriente, maniobra de capacitores, otros fenómenos: reencendido,
energización de circuitos inductivos (transformadores), corriente inrush.
Importancia del tipo de conexión del neutro. Sistemas trifásicos: índice
de severidad de una falla, falla kilométrica, ferroresonancia, fallas
simétricas y asimétricas.
Efecto de la impedancia de la fuente, parámetros de
la línea, elementos del sistema, carga atrapada y recierre Energización
de líneas Pérdida de carga. Sobretensiones por falla.
Lecturas recomendadas: Capítulo 3 al 6, 13 del
Allan Greenwood. Capítulo 11, 14 del Siegert.
Capítulo 5. Dispositivos de Protección Contra
Sobre-Tensiones
y Coordinación de Aislamiento
Ideas básicas acerca de protección.
Dispositivos para limitar los efectos de las sobre-tensiones: lightning
arrester, surge arrester. Descargadores de sobre-tensiones (pararrayos).
Conductores de Guarda, Punta Franklin. Nuevas tendencias en Pararrayos.
Método electro-geométrico. Establecer los mecanismos para reducir los
efectos de las sobretensiones en los sistemas de potencia.
Coordinación de aislamiento. Sobre-tensiones
normalizadas. Diseño del aislamiento. Tendencias actuales. Coordinación
de Aislamiento según la Norma IEC. Principios básicos de diseño en
líneas aéreas. Elementos de protección contra sobre-tensiones y sus
características en subestaciones. Principios de coordinación de
aislamiento en subestaciones. Comportamiento de los transformadores
frente a sobre-tensiones transitorias. Sistemas de Puesta a tierra.
Lecturas recomendadas: Capítulo 12 del Allan
Greenwood. Capítulo 17, 20, 21 del Siegert.
Capítulo 6. Técnicas de Alta Tensión
Establecer los mecanismos de pruebas de laboratorio
en alta tensión. Técnicas de alta tensión. Generación de altas
tensiones: alterna, continua y de impulso. Técnicas de medidas en alta
tensión: tensiones, corrientes, pérdidas dieléctricas, descargas
parciales y resistencia del aislamiento. Medición en alta tensión,
Espinterometros, Divisores de tensión, Microamperimetro. Medidas de
Capacidades y Perdidas, Medidas de resistencias, Medidas de corrientes.
Medidas de
Descargas parciales: modelo de descargas internas,
detección de descargas parciales, medidas de descargas. Pruebas de
aislamiento de equipos. Medida de resistencia de aislamiento, prueba de
factor de potencia, pruebas en alternadores, pruebas dieléctricas,
descargas parciales, pruebas de transformadores: pruebas a frecuencia
industrial, impulso, ondas de maniobra, descargas internas de
transformadores.
Lectura recomendadas: Capítulo 3 al 6 de
Muñoz.
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ELC 31114: ALTA
TENSIÓN 
Descripción
del Curso y objetivos de aprendizaje
Objetivos
del curso