Simulación de Sobretensiones Transitorias Rápidas en Transformador de Distribución tipo capa en MATLAB

• Autores: Shirley Gabriela Alarcón Loza, Karen María Mite Baidal, Diana Xiomara Calderón Onofre
• Localización: Serie Científica de la Universidad de las Ciencias Informáticas, ISSN-e 2306-2495, Vol. 16, Nº. 1, 2023 (Ejemplar dedicado a: Enero (número en progreso)), págs. 54-71
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Simulation of Fast Transient Overvoltages in Layer Type Distribution Transformer in MATLAB
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• Resumen
  • español

    El transformador constituye uno de los elementos más importantes y utilizados del sistema de distribución, por lo que puede sufrir daños debido a las sobretensiones transitorias de frecuencia rápida ocasionadas por descargas atmosféricas o por la conexión/desconexión de los sistemas de alimentación. Vinculado con lo anterior, se desconoce el comportamiento de los materiales sólidos que forman el sistema de aislamiento por lo que el objetivo del presente artículo es analizar un modelo matemático para el estudio de las sobretensiones transitorias en los devanados de un transformador de distribución monofásico con devanado tipo capa. Para tal efecto, se tomaron las medidas geométricas y constructivas de los devanados, así como las propiedades dieléctricas de los materiales aislantes sólidos; se aplicó en el dominio de la frecuencia, el modelo de parámetros distribuidos basado en el método de la línea de transmisión multiconductora y, a partir del software Excel y MATLAB®, se ejecutaron los cálculos del modelo para la obtención de gráficas en el dominio del tiempo que representen la respuesta transitoria de las capas de los devanados a partir de la aplicación de una señal transitoria de voltaje. Los resultados mostraron que, al aplicar una señal transitoria impulsiva en el devanado de AT se presentó una sobretensión del 123% y 112% para la segunda y cuarta capa, respectivamente; mientras que para el devanado de BT se presentó una distribución de voltaje uniforme. De igual forma se, aplicó una señal transitoria oscilatoria (0,5us) en el devanado de AT donde se presentó una sobretensión del 138%; 125% y 111% en la segunda, cuarta y sexta capa, respectivamente, mientras que en BT se visualizó oscilaciones cercanas al valor de referencia.

  • English

    The transformer is one of the most important and used elements of the distribution system, so it can be damaged due to transient high-frequency overvoltages caused by atmospheric discharges or by the connection/disconnection of power systems. Linked to the above, the behavior of the solid materials that form the insulation system is unknown, so the objective of this article is to analyze a mathematical model for the study of transient overvoltages in the windings of a single-phase distribution transformer with winding layer type. For this purpose, the geometric and constructive measurements of the windings were taken, as well as the dielectric properties of the solid transparent materials; The distributed parameter model based on the multiconductor transmission line method was applied in the frequency domain and, using Excel and MATLAB® software, the calculations of the model were executed to obtain graphs in the frequency domain. time that represents the transient response of the winding layers from the application of a transient voltage signal. The results showed that, when applying an impulsive transient signal in the HV winding, an overvoltage of 123% and 112% was presented for the second and fourth layers, respectively; while for the LV winding a uniform voltage distribution was presented. Similarly, a transient oscillatory signal (0.5us) was applied to the HV winding, where an overvoltage of 138% occurred; 125% and 111% in the second, fourth and sixth layers, respectively, while in BT oscillations close to the reference value were observed.