Modelación de sistemas de puesta a tierra para evaluación de sobretensiones transitorias; Modelling large grounding systems to evaluate transient voltages

Resumen

En plantas generadoras y en subestaciones se requieren sistemas de puesta a tierra (SPT) espaciosos, con configuraciones complejas como parte del sistema de protección contra rayos. Las corrientes provocadas por una descarga atmosférica pueden causar altas tensiones en los cables de señales ubicados cerca de los SPT. Estas tensiones transitorias pueden causar falsas señales, las cuales provocan un mal funcionamiento de la instrumentación electrónica. Determinar medidas de protección contra rayos requiere del conocimiento de la máxima elevación de la tensión entre el SPT y la tierra remota. El presente trabajo propone una metodología para analizar el comportamiento transitorio de redes de tierra. La técnica se basa en considerar los diferentes segmentos de la malla de tierra como elementos de líneas de transmisión. Para desarrollar esta metodología se utilizó el software MATLAB-Simulink. Los resultados se validan por comparación con modelos basados en la teoría del campo electromagnético publicados en la literatura.

In generating plants and substations spacious grounding systems with complex configuration as part of the protection system against lighting, are required. The current caused by an atmospheric discharge can cause high voltages in the signal cables located near the grounding systems. These transient voltages may be the reason for the occurrence of false signals, which can cause malfunctioning and of electronic instruments. The knowledge of maximum elevation of voltage between the grounding systems and the remote ground is required to determine protection against lightning. This paper proposes a methodology to analyze the transient behavior of grounding grid. The technique is based on considering the different segments of the ground grid as elements of transmission lines. For modeling the grounding systems behavior in its transient state faster, the MATLAB-Simulink software was used. The results were validated by comparing them with models based on the electromagnetic field theory published in the literature.