Estudio del efecto de largo de cables móviles y capacidad de cortocircuito en la amplificación de voltaje de salida de subestaciones eléctricas de potencia en minas de rajo abierto
Date
2019-07
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Publisher
Universidad Católica de la Santísima Concepción
Abstract
La minería a rajo abierto presenta diversas particularidades respecto a los sistemas eléctricos debido a los equipamientos que son utilizados, como subestaciones móviles, cables móviles y palas mineras. El uso de estos equipos produce eventualidades adversas de riesgo tanto hacia la persona, como a la calidad de la energía. Una de estas a contingencias a analizar es la amplificación del voltaje generado por la variación de la impedancia en frecuencia, que es producida por el fenómeno de resonancia.
El presente documento tiene el propósito dejar en evidencia el impacto del fenómeno de resonancia en la calidad del suministro eléctrico, bajo condiciones de operaciónes típicas en el rubro minero.
En primer lugar, se realiza una revisión de la literatura referida al fenómeno de resonancia, considerando los modelos eléctricos y matemáticos que representan las razones de la presencia de este fenómeno en el sistema y su impacto en la calidad de la energía.
Luego se presenta el modelo minero típico donde se describe el equipamiento utilizado en rajo abierto, por medio de la especificación de cada uno de ellos y los parámetros a tener en cuenta para el estudio, apuntando al análisis de la impedancia en frecuencia del sistema.
Se describe el principio de funcionamiento de las palas de cable de corriente alterna, en específico el modelo Bucyrus 495HR, donde se considera relevante el análisis de su sistema eléctrico, principalmente, los convertidores de Frente Activo. Para luego encontrar las frecuencias armónicas a través de la modulación PWM.
A partir de la obtención de los parámetros de cada equipo, se elabora un modelo teórico simplificado para encontrar las frecuencias de resonancia que puedan impactar componentes armónicas de corriente que excitan el sistema, acompañado de un modelo matemático.
Finalmente, luego de la etapa de modelación teórica se obtienen los resultados de resonancia armónica a través de simulaciones y cálculos bajo distintas condiciones de operación, utilizando el Standard IEEE-519, que define las recomendaciones para la calidad de suministro eléctrico.
Los resultados demostraron que la amplificación de voltaje ocasionado por las altas impedancias a la frecuencia de resonancia, producto de la interacción entre la inductancia de la subestación móvil y la capacitancia del cable minero, puede incrementar la tensión hasta un 21% sobre el valor nominal del equipo.
Description
Seminario de Investigación para optar al grado académico de Licenciado en Ciencias de la Ingeniería y al título de Ingeniero Civil
Keywords
Ingeniería eléctrica, Potencia, Cortocircuito, Voltaje