Bogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica · 2026
Revisión de modelos de simulación en ATP/EMTP para el análisis de sobretensiones en una subestación de 500kV en tecnología AIS
El presente documento desarrolla un análisis de diferentes modelos de equipos eléctricos comúnmente utilizados en subestaciones de exta-alta tensión. El propósito central es evaluar la sensibilidad de la estimación de las sobretensiones en una subestación de 500 kV con tecnología AIS, considerando distintos modelos de simulación implementados en el software ATP/EMTP. Como parte del análisis, se efectúa una revisión del estado del arte con el fin de seleccionar los modelos de aisladores, descargadores de sobretensión y torres de transmisión más recomendados, de acuerdo con normas técnicas y antecedentes investigativos. Posteriormente, se compara el comportamiento de cada modelo seleccionado mediante simulaciones bajo diversas condiciones de sobretensión en ATP, con el propósito de identificar el modelo más adecuado para su aplicación. Finalmente, los modelos elegidos se integran para conformar una subestación típica de 500 kV, la cual servirá como módulo de prueba para el análisis de sobretensiones. (Texto tomado de la fuente)
Texto completo 124 páginas con texto de 129
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Contenido
- Lista de tablasp. 15
- Lista de Símbolos y abreviaturasp. 16
- Introducciónp. 17
- Antecedentesp. 18
- 1.1.1 Sobretensiones temporales Temporary Over Voltage (TOV)p. 19
- 1.1.2 Sobretensiones de maniobra Slow-front overvoltages (SFO)p. 20
- Planteamiento del problemap. 22
- Justificaciónp. 23
- Objetivo generalp. 24
- 1.4.1 Objetivos específicosp. 24
- Estado del artep. 25
- Modelos de torres y estructura metálicap. 25
- 2.1.1 Modelo de torre como línea vertical idealp. 25
- 2.1.2 Modelo de torre combinada (waist)p. 27
- 2.1.3 Modelo de torre multiconductorp. 29
- 2.1.4 Modelo de torre Multi-Storyp. 32
- 2.1.5 Modelo de torre Multi-Story combinadop. 33
- Modelos de líneasp. 34
- 2.2.1 Modelo PIp. 34
- 2.2.2 Modelo Bergeronp. 35
- 2.2.3 Modelo Jmartinp. 36
- Modelos de descargadores de sobretensionesp. 37
- 2.3.1 Modelo Convencionalp. 37
- 2.3.2 Modelo IEEE W Gp. 38
- 2.3.3 Modelo Karbalaye et alp. 41
- 2.3.4 Modelo Pinceti- Giannettonip. 42
- Modelos de aisladoresp. 43
- 2.4.1 Modelo de aislador como un interruptor dependiente de tensiónp. 44
- 2.4.2 Modelo de aislador a partir de curva Voltaje - Tiempop. 45
- 2.4.3 Modelo de aislador con el método de integraciónp. 46
- 2.4.4 Modelo de líderp. 47
- Modelos de sistema de puesta a tierrap. 49
- 2.5.1 Modelo de puesta a tierra resistivo purop. 50
- 2.5.2 Modelo de puesta a tierra de parámetros concentradosp. 51
- 2.5.3 Modelo de puesta a tierra de parámetros distribuidosp. 52
- Modelos de equipos en subestacionesp. 53
- Comparación de modelosp. 57
- Comparación modelos de torres y estructura metálicap. 57
- 3.1.1 Modelo de torre cilíndricap. 62
- 3.1.2 Modelo de torre cónicap. 63
- 3.1.3 Modelo de torre combinada (waist)p. 27
- 3.1.4 Modelo de torre multiconductorp. 29
- 3.1.5 Modelo de torre Multi-Storyp. 32
- 3.1.6 Modelo de torre Multi-Story combinadop. 33
- Comparación modelos de líneasp. 73
- 3.2.1 Modelo de línea PIp. 73
- 3.2.2 Modelo de línea PI vs BM vs Bergeron vs Jmartinp. 76
- Comparación modelos de descargadores de sobretensionesp. 85
- 3.3.1 Modelo Convencional TYPE 99p. 86
- 3.3.2 MOVp. 87
- 3.3.3 Modelo IEEE W Gp. 38
- 3.3.4 Modelo Pinceti - Giannettonip. 90
- Comparación modelos de cadenas de aisladoresp. 93
- Comparación modelos de sistema de puesta a tierrap. 96
- Modelo de subestación típica de 500 kVp. 101
- Consideraciones generalesp. 101
- 4.1.1 Parámetros del sistemap. 101
- 4.1.2 Unifilar y cortep. 102
- 4.1.3 Estructuras asociadas a las líneas de transmisiónp. 103
- 4.1.4 Conductor de las líneas y la subestaciónp. 104
- 4.1.5 Descargadores de sobretensionesp. 106
- 4.1.6 Cadenas de aisladoresp. 107
- 4.1.7 Sistema de puesta a tierrap. 108
- 4.1.8 Valores de capacidad de los equipos de la subestaciónp. 109
- 4.1.9 Fuentes de impulso de corriente tipo rayop. 110
- Sobretensiones transitorias de frente rápido (por descargas atmosféricas)p. 112
- ante impulsos atmosféricosp. 118
- Conclusiones y recomendacionesp. 119
- Conclusionesp. 119
- Recomendacionesp. 122
- A. Anexo: Simulacionesp. 123
- Bibliografíap. 127
- Clases y formas de sobretensión y pruebasp. 19
- Modelo de torre cilíndrica (Wagner y Hileman)p. 26
- Modelo de torre cónica (Sargent y Darveniza)p. 27
- Modelo de torre combinado (Chisholm)p. 28
- Modelo (Hara)p. 30
- Modelo multiconductor (Hara)p. 31
- Modelo Multi-Story (Ishii)p. 33
- Modelo Multi-Story combinado (Jihong)p. 34
- Modelo PIp. 34
- Modelo Bergeronp. 35
- Modelo Jmartinp. 36
- Modelo DPS convencionalp. 38
- Modelo IEEE W Gp. 38
- Característica no lineal V-I de A0 y A1p. 40
- Modelo Karbalaye et alp. 41
- Modelo Pinceti- Giannettonip. 42
- Modelo del aislador como interruptor controlado por tensiónp. 45
- Única varilla vertical enterradap. 50
- Modelo de tierra de parámetros concentradosp. 52
- Modelo de tierra de parámetros distribuidosp. 53
- Capacitancia para interruptores de potenciap. 55
- Modelo de impedancia ATPp. 58
- Modelo de aislador en ATPp. 59
- Modelo de resistencia ATPp. 60
- Forma de onda de corriente rayo [2]p. 61
- Modelo Heidler para la fuente de rayop. 61
- Figura 3-7: Modelo de torre cilíndrica ATPp. 62
- Figura 3-8: Máxima sobretensión en una torre tipo cilíndricap. 63
- Figura 3-9: Modelo de torre cónica ATPp. 63
- Figura 3-10: Máxima sobretensión en una torre tipo cónicap. 64
- Figura 3-11: Modelo de torre Waist ATPp. 64
- Figura 3-12: Máxima sobretensión en una torre tipo waistp. 65
- Figura 3-13: Modelo de torre multiconductor ATPp. 66
- Figura 3-14: Máxima sobretensión en una torre tipo multiconductorp. 68
- Figura 3-15: Modelo de torre Multi-Story ATPp. 68
- Figura 3-16: Máxima sobretensión en una torre tipo Multi-Storyp. 70
- Figura 3-17: Modelo de torre Multi-Story combinado ATPp. 70
- Figura 3-18: Máxima sobretensión en una torre tipo Multi-Story combinadop. 71
- Figura 3-19: Máxima sobretensión en todos los modelos de torresp. 71
- Figura 3-20: Máxima sobretensión en el SPT para cada torrep. 72
- Figura 3-21: modelo PI (LINEPI_1) ATPp. 74
- Figura 3-22: modelo PIp. 74
- Figura 3-23: Sobretensión en el modelo PIp. 75
- Figura 3-24: Comparación Modelos de líneas con fuente DCp. 76
- Figura 3-25: Comparación Modelo PI vs BMp. 77
- Figura 3-26: Acercamiento a Figura 3.25p. 77
- Figura 3-27: Comparación Modelo PI vs BM vs Bergeronp. 78
- Figura 3-28: Comparación Modelo PI vs BM vs Bergeron vs Jmartinp. 79
- Figura 3-29: Acercamiento a Figura 3.28p. 79
- Figura 3-30: Comparación Modelos de líneas con fuente ACp. 80
- Figura 3-31: Sobretensiones por maniobra PIp. 81
- Figura 3-32: Sobretensiones por maniobra Bergeronp. 81
- Figura 3-33: Sobretensiones por maniobra JMartinp. 82
- Figura 3-34: Comparación Modelos de líneas con fuente de rayop. 83
- Figura 3-35: Sobretensión atmosférica PIp. 84
- Figura 3-36: Sobretensión atmosférica Bergeronp. 84
- Figura 3-37: Sobretensión atmosférica JMartinp. 84
- Figura 3-38: Sobretensión atmosférica fase Ap. 85
- Figura 3-39: Modelo Type 99 y 92p. 86
- Figura 3-40: Características de tensión vs corrientep. 87
- Figura 3-41: Modelo MOVp. 87
- Figura 3-42: Características de tensión vs corrientep. 88
- Figura 3-43: Modelo IEEE W Gp. 88
- Figura 3-44: Características de tensión vs corriente A0p. 90
- Figura 3-45: Características de tensión vs corriente A1p. 90
- Figura 3-46: Modelo Pinceti- Giannettonip. 91
- Figura 3-47: Comparación de modelos de DPSp. 92
- Figura 3-48: Modelo de aislador como un interruptor dependiente de tensiónp. 93
- Figura 3-49: Modelo de aislador de integración y curva voltaje-tiempop. 94
- Modelo de aislador de desarrollo líderp. 94
- Subrutina MODEL para modelos de aisladorp. 95
- Modelo de puesta tierra resistivo purop. 98
- Modelo de puesta tierra de parámetros concentradosp. 98
- Modelo de puesta tierra de parámetros distribuidosp. 99
- Comparación de sobretensiones en modelos de tierrap. 100
- Unifilar subestación típica configuración interruptor y mediop. 102
- Modelo de torre Multi-Story para las torres de transmisiónp. 103
- Conductor de fase de las líneasp. 105
- Conductor de subestaciónp. 105
- Modelo de descargador de sobretensionesp. 106
- Modelo de descargador de sobretensionesp. 106
- Modelo de sistemas de puesta a tierra de las torresp. 108
- Modelo de sistemas de puesta a tierra de la subestaciónp. 109
- Parámetros capacitivos de los equiposp. 110
- Modelo de subestación configuración interruptor y medio en ATPp. 111
- Máxima sobretensión tipo rayo en la bahía de línea 3p. 117
- Aproximación mediante geometría básica [5]p. 29
- Valores típicos de corriente-tensión para las R no lineales A0 y A1 [15]p. 40
- Capacitancias parásitas a tierra de equipos de subestación [13]p. 54
- Calculo impedancia torre cilíndricap. 62
- Calculo impedancia torre cónicap. 64
- Calculo impedancia torre waistp. 65
- Calculo impedancia torre multiconductorp. 67
- Calculo impedancia torre Multi-Storyp. 69
- Máxima magnitud de sobretensión para cada tipo de torrep. 72
- Características técnicas DPS [24]p. 86
- Cálculo R0, L0, R1, L1, Cp. 89
- Cálculo de A0 y A1p. 89
- Cálculo L0, L1p. 91
- Comparación de modelos de aisladoresp. 96
- Parámetros de entradap. 97
- Valores de simulación de puesta a tierrap. 97
- Parámetros básicos del sistemap. 101
- Parámetros eléctricos del conductor de fase de las líneasp. 104
- Parámetros eléctricos del conductor de la subestaciónp. 104
- Características técnicas DPS [24]p. 86
- Parámetros eléctricos cadena de aisladores de la subestaciónp. 107
- Parámetros capacitivos de los equipos de potencia a modelarp. 109
- Casos para las sobretensiones de frente rápidop. 112
- Resultados de las sobretensiones de frente rápidop. 114
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