Construcción y evaluación de un divisor de alto voltaje para pruebas de impulso tipo rayo

Context: For years, the safe and effective measurement of high voltage signals has one of the major concerns of those conducting high voltage tests; in these cases, voltage divider represents one of the most important devices for laboratory measurement of signals (such as those generated by lightning). However, the divider must have adequate characteristics of nominal voltage, scale factor, and frequency response, so that the recorded signal is a reflection of the signal applied to the equipment under test. For example, the most commonly developed voltage dividers (resistive divider, capacitive divider, and damped capacitive divider) have their own characteristics that allow a good performance of the high voltage measurement and recording system. This paper presents the theoretical and practical aspects related to design, construction, and evaluation of a damped capacitive divider of 300 kV in order to evaluate the performance of the measurement and recording system in relation to the conversion stage. Method: Simulation tools such as MATHEMATICA® and PSPICE® were used for the design and evaluation of the voltage divider. These helped estimate the behavior of the divider components (damping resistor and low voltage arms). Additionally, laboratory equipment (frequency response meter and 300 kV voltage pulse generator) was used to verify the performance of the components. The experiments were based on frequency response tests, insulation capacity, and obtaining the scale factors according to national and international standards. Results: In the frequency response test performed on the damping resistor from 20 Hz to 1 MHz, the parasitic effects are negligible and the impedance of the resistor can be considered purely resistive. In the insulation capacity test, resistor can withstand voltage pulses of up to 10 kV without breaking the resistor insulation. Regarding the verification of the scale factors, the porcentage differences did not exceed the limit of peak voltage variation set by the standard. Conclusions: The results show the methodology developed was adequate for the design, construction, and simulation of the voltage divider. The electrical models suggested in the methodology were sufficient to obtain reliable results during simulations. Finally, the most important contributions of this work were the construction of a non-inductive damping resistor and the construction of an additional low-voltage branch.Contexto: La medición segura y efectiva de señales de alto voltaje se ha convertido, desde hace años, en una de las mayores preocupaciones por parte de quienes realizan ensayos en alta tensión. En ese sentido, el divisor de tensión representa uno de los dispositivos de mayor importancia para la medición en laboratorio de señales como las generadas por los rayos. Sin embargo, el divisor debe contar con características adecuadas de voltaje nominal, factor de escala y respuesta en frecuencia, para que la señal registrada sea un reflejo de la señal aplicada al equipo bajo prueba. Muestra de ello son los tipos más comunes de divisores de tensión desarrollados (divisor resistivo, divisor capacitivo y divisor capacitivo amortiguado), cada uno con características propias que permiten un buen desempeño del sistema de medición y registro en alta tensión. Con el propósito de evaluar el desempeño del sistema de medición y registro, en lo referente a la etapa de conversión, en este trabajo se presentan los aspectos teóricos y prácticos relacionados con el diseño, construcción y evaluación de un divisor capacitivo amortiguado de 300 kV, usado para la medición de señales de impulso de tensión tipo rayo. Método: Para el diseño y evaluación del divisor de voltaje, se utilizaron herramientas computacionales de simulación, como Mathematica® y Pspice®, las cuales ayudaron a estimar el comportamiento de los componentes del divisor: resistor de amortiguamiento y ramas de bajo voltaje. Del mismo modo, se utilizaron equipos de laboratorio (medidor de respuesta en frecuencia y generador de impulsos de voltaje de 300 kV), para verificar el desempeño de los componentes del divisor. Los ensayos se basaron en pruebas de respuesta en frecuencia, capacidad de aislamiento y obtención de los factores de escala del divisor, de acuerdo con estándares nacionales e internacionales. Resultados: En la prueba de respuesta en frecuencia realizada al resistor de amortiguamiento, desde 20 Hz hasta aproximadamente 1 MHz, los efectos parásitos son despreciables y la impedancia del resistor se puede considerar puramente resistiva. Por su parte, en la prueba de capacidad de aislamiento, se observó que el resistor puede soportar impulsos de tensión de hasta 10 kV, sin que se produzca ruptura del aislamiento del resistor. Respecto a la verificación de los factores de escala, las diferencias porcentuales no superaron el límite de variación de voltaje pico establecido por norma. Conclusiones: Los resultados muestran que la metodología desarrollada fue adecuada para el diseño, construcción y simulación del divisor de tensión. Los modelos eléctricos propuestos en la metodología fueron suficientes para obtener resultados confiables en las simulaciones. Finalmente, las contribuciones más importantes del trabajo fueron la construcción de un resistor de amortiguamiento no inductivo y la construcción de una rama adicional de bajo voltaje

Evaluación del nivel ruido audible en transformadores de distribución usando el Método de Presión Sonora

El artículo presenta los resultados de las mediciones de ruido audible a diez transformadores de distribución sin carga, usando el método de presión sonora. Las pruebas se realizaron en el Laboratorio de Ruido Audible de la Universidad del Valle, según los requerimientos descritos en la Norma Técnica Colombiana NTC 5979, y permitieron verificar la conformidad del producto con los límites de ruido establecidos en la Norma Técnica Colombiana NTC 5978. Además, se logró identificar, en dos transformadores, el efecto en las emisiones de ruido al realizar variaciones de voltaje en la fuente de alimentación. Se encontró que el nivel de ruido emitido por los transformadores bajo prueba es considerablemente inferior a los límites establecidos en la norma y que se ve significativamente afectado por el voltaje de la fuente de alimentación

Construcción y evaluación de un divisor de alto voltaje para pruebas de impulso tipo rayo

Context: For years, the safe and effective measurement of high voltage signals has one of the major concerns of those conducting high voltage tests; in these cases, voltage divider represents one of the most important devices for laboratory measurement of signals (such as those generated by lightning). However, the divider must have adequate characteristics of nominal voltage, scale factor, and frequency response, so that the recorded signal is a reflection of the signal applied to the equipment under test. For example, the most commonly developed voltage dividers (resistive divider, capacitive divider, and damped capacitive divider) have their own characteristics that allow a good performance of the high voltage measurement and recording system. This paper presents the theoretical and practical aspects related to design, construction, and evaluation of a damped capacitive divider of 300 kV in order to evaluate the performance of the measurement and recording system in relation to the conversion stage. Method: Simulation tools such as MATHEMATICA® and PSPICE® were used for the design and evaluation of the voltage divider. These helped estimate the behavior of the divider components (damping resistor and low voltage arms). Additionally, laboratory equipment (frequency response meter and 300 kV voltage pulse generator) was used to verify the performance of the components. The experiments were based on frequency response tests, insulation capacity, and obtaining the scale factors according to national and international standards. Results: In the frequency response test performed on the damping resistor from 20 Hz to 1 MHz, the parasitic effects are negligible and the impedance of the resistor can be considered purely resistive. In the insulation capacity test, resistor can withstand voltage pulses of up to 10 kV without breaking the resistor insulation. Regarding the verification of the scale factors, the porcentage differences did not exceed the limit of peak voltage variation set by the standard. Conclusions: The results show the methodology developed was adequate for the design, construction, and simulation of the voltage divider. The electrical models suggested in the methodology were sufficient to obtain reliable results during simulations. Finally, the most important contributions of this work were the construction of a non-inductive damping resistor and the construction of an additional low-voltage branch.Contexto: La medición segura y efectiva de señales de alto voltaje se ha convertido, desde hace años, en una de las mayores preocupaciones por parte de quienes realizan ensayos en alta tensión. En ese sentido, el divisor de tensión representa uno de los dispositivos de mayor importancia para la medición en laboratorio de señales como las generadas por los rayos. Sin embargo, el divisor debe contar con características adecuadas de voltaje nominal, factor de escala y respuesta en frecuencia, para que la señal registrada sea un reflejo de la señal aplicada al equipo bajo prueba. Muestra de ello son los tipos más comunes de divisores de tensión desarrollados (divisor resistivo, divisor capacitivo y divisor capacitivo amortiguado), cada uno con características propias que permiten un buen desempeño del sistema de medición y registro en alta tensión. Con el propósito de evaluar el desempeño del sistema de medición y registro, en lo referente a la etapa de conversión, en este trabajo se presentan los aspectos teóricos y prácticos relacionados con el diseño, construcción y evaluación de un divisor capacitivo amortiguado de 300 kV, usado para la medición de señales de impulso de tensión tipo rayo. Método: Para el diseño y evaluación del divisor de voltaje, se utilizaron herramientas computacionales de simulación, como Mathematica® y Pspice®, las cuales ayudaron a estimar el comportamiento de los componentes del divisor: resistor de amortiguamiento y ramas de bajo voltaje. Del mismo modo, se utilizaron equipos de laboratorio (medidor de respuesta en frecuencia y generador de impulsos de voltaje de 300 kV), para verificar el desempeño de los componentes del divisor. Los ensayos se basaron en pruebas de respuesta en frecuencia, capacidad de aislamiento y obtención de los factores de escala del divisor, de acuerdo con estándares nacionales e internacionales. Resultados: En la prueba de respuesta en frecuencia realizada al resistor de amortiguamiento, desde 20 Hz hasta aproximadamente 1 MHz, los efectos parásitos son despreciables y la impedancia del resistor se puede considerar puramente resistiva. Por su parte, en la prueba de capacidad de aislamiento, se observó que el resistor puede soportar impulsos de tensión de hasta 10 kV, sin que se produzca ruptura del aislamiento del resistor. Respecto a la verificación de los factores de escala, las diferencias porcentuales no superaron el límite de variación de voltaje pico establecido por norma. Conclusiones: Los resultados muestran que la metodología desarrollada fue adecuada para el diseño, construcción y simulación del divisor de tensión. Los modelos eléctricos propuestos en la metodología fueron suficientes para obtener resultados confiables en las simulaciones. Finalmente, las contribuciones más importantes del trabajo fueron la construcción de un resistor de amortiguamiento no inductivo y la construcción de una rama adicional de bajo voltaje

Evaluation of audible noise level on distribution transformers using the sound pressure method

In this paper the results of audible noise measurements to ten no-load distribution transformers are presented using the sound pressure method. The tests were done in the Audible Noise Laboratory of Universidad del Valle, according to the requirements described in the Colombian Technical Standard NTC 5979. The tests allowed to verify the conformity of the product in respect with the audible noise limits established in the Colombian Technical Standard NCT 5978. In addition, it was possible to identify the effect of noise emissions of two transformers when making variations of voltage in the power source. It was found that the noise level emitted by the transformers under test is considerably lower than the limits established in the standard and it is significantly affected by the voltage of the source supply.En este trabajo se presentan los resultados de las mediciones de ruido audible a diez transformadores de distribución sin carga usando el método de presión sonora. Las pruebas se realizaron en el Laboratorio de Ruido Audible de la Universidad del Valle, según los requerimientos descritos en la Norma Técnica Colombiana NTC 5979. Los ensayos permitieron verificar la conformidad del producto respecto a los límites de ruido establecidos en la Norma Técnica Colombiana NCT 5978. Además, se logró identificar el efecto en las emisiones de ruido para dos transformadores al realizar variaciones de voltaje en la fuente de alimentación. Se encontró que el nivel de ruido emitido por los transformadores bajo prueba es considerablemente inferior a los límites establecidos en la norma y se ve significativamente afectado por el voltaje de la fuente de alimentación

Una propuesta metodológica para la concepción técnica de micro-redes

This paper introduces a methodology for the technical conception of microgrids. It takes into account aspects such as the topological survey of the medium power electrical system, the preselection of renewable sources technologies, the prioritisation of the electrical demand, the localization, dimensioning and operative strategies of the distributed generators, the components model and the microgrid evaluation. This methodology proposes the use of a multi-criteria analysis technique for the prioritisation of the demand and the stability index of (SI) voltage for the location of distributed generators in the microgrid. In this work the computational tool for the power system analysis Neplan® was used for the components modeling and evaluation of the microgrid performance through the IREG voltage regulation index and the optimal power management of the microgrid’s generation units.Neste trabalho, é apresentada uma metodologia para a concepção técnica de microrredes. São considerados aspectos como o levantamento da topologia do sistema elétrico de média tensão, a pré-seleção de tecnologias de fontes renováveis, a priorização da demanda elétrica, a localização, o dimensionamento e as estratégias de operação dos geradores distribuídos, o modelo de componentes e a avaliação da microrrede. A metodologia propõe o uso de uma técnica de análise multicritério para priorizar a demanda e o índice de estabilidade de voltagem (SI) para localizar geradores distribuídos na microrrede. Neste trabalho, foi utilizada a ferramenta computacional de análise de sistemas de potência Neplan® para o modelado de componentes e avaliação do desempenho da microrrede por meio do índice de regulação de voltagem IREG e da gestão otimizada de potência das unidades de geração da microrrede.En este trabajo se presenta una metodología para la concepción técnica de micro-redes. Se consideran aspectos como el levantamiento de la topología del sistema eléctrico de media tensión, la preselección de tecnologías de fuentes renovables, la priorización de la demanda eléctrica, la localización, el dimensionamiento y las estrategias de operación de los generadores distribuidos, el modelo de componentes y la evaluación de la micro-red. La metodología propone el uso de una técnica de análisis multicriterio para la priorización de la demanda y el índice de estabilidad de voltaje (SI) para la ubicación de generadores distribuidos en la micro-red. En este trabajo se utilizó la herramienta computacional de análisis de sistemas de potencia Neplan® para el modelado de componentes y evaluación del desempeño de la micro-red por medio del índice de regulación de voltaje IREG y la gestión óptima de potencia de las unidades de generación de la micro-red

Una propuesta metodológica para la concepción técnica de micro-redes

This paper introduces a methodology for the technical conception of microgrids. It takes into account aspects such as the topological survey of the medium power electrical system, the preselection of renewable sources technologies, the prioritisation of the electrical demand, the localization, dimensioning and operative strategies of the distributed generators, the components model and the microgrid evaluation. This methodology proposes the use of a multi-criteria analysis technique for the prioritisation of the demand and the stability index of (SI) voltage for the location of distributed generators in the microgrid. In this work the computational tool for the power system analysis Neplan® was used for the components modeling and evaluation of the microgrid performance through the IREG voltage regulation index and the optimal power management of the microgrid’s generation units.Neste trabalho, é apresentada uma metodologia para a concepção técnica de microrredes. São considerados aspectos como o levantamento da topologia do sistema elétrico de média tensão, a pré-seleção de tecnologias de fontes renováveis, a priorização da demanda elétrica, a localização, o dimensionamento e as estratégias de operação dos geradores distribuídos, o modelo de componentes e a avaliação da microrrede. A metodologia propõe o uso de uma técnica de análise multicritério para priorizar a demanda e o índice de estabilidade de voltagem (SI) para localizar geradores distribuídos na microrrede. Neste trabalho, foi utilizada a ferramenta computacional de análise de sistemas de potência Neplan® para o modelado de componentes e avaliação do desempenho da microrrede por meio do índice de regulação de voltagem IREG e da gestão otimizada de potência das unidades de geração da microrrede.En este trabajo se presenta una metodología para la concepción técnica de micro-redes. Se consideran aspectos como el levantamiento de la topología del sistema eléctrico de media tensión, la preselección de tecnologías de fuentes renovables, la priorización de la demanda eléctrica, la localización, el dimensionamiento y las estrategias de operación de los generadores distribuidos, el modelo de componentes y la evaluación de la micro-red. La metodología propone el uso de una técnica de análisis multicriterio para la priorización de la demanda y el índice de estabilidad de voltaje (SI) para la ubicación de generadores distribuidos en la micro-red. En este trabajo se utilizó la herramienta computacional de análisis de sistemas de potencia Neplan® para el modelado de componentes y evaluación del desempeño de la micro-red por medio del índice de regulación de voltaje IREG y la gestión óptima de potencia de las unidades de generación de la micro-red