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Papers by Ganimedes Fernandez

En este artículo se presentan los resultados más resaltantes que se han obtenido de la evaluación... more En este artículo se presentan los resultados más resaltantes que se han obtenido de la evaluación experimental de un sistema de media tensión, considerando especialmente el efecto de la transición línea aérea - línea subterránea, desde el punto de vista de transitorios rápidos, como los relacionados con una descarga atmosférica. Este tipo de interfaz es típica y frecuente en las llegadas y salidas de subestaciones de distribución. Con el objetivo de evaluar el efecto que tiene esa transición en cuanto al cambio que sufre la forma de onda y su efecto sobre el aislamiento, tanto del cable como de los equipos conectados a continuación de este, se realizaron una serie de ensayos que consistieron en la aplicación de impulsos de tensión normalizados. Las señales resultantes fueron registradas en diversos puntos del sistema a fin de compararlas y ver cómo éstas se afectan en función de ciertos parámetros, que fueron variados en la configuración física del sistema incluyendo la operación de...

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In this paper the results of four analytical methods for the calculation of frequency–dependent p... more In this paper the results of four analytical methods for the calculation of frequency–dependent parameters of pipe–
type cables are compared. Method 1 is Ametani’s method, which neglects proximity effects among conductors and assumes that the pipe has infinite thickness. Method 2 is a proposed method that takes proximity effects into account and assumes that the pipe has infinite thickness. Method 3 is also a proposed method, but neglects proximity effects among conductors and assumes that the pipe has finite thickness. Method 4 is Kane’s method, which takes proximity effects into consideration and assumes that the pipe has finite thickness. With respect to Kane’s method, the results obtained from the three first methods yield relative errors as high as 95%, particularly at low frequencies.

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En este artículo se presentan los resultados más resaltantes que se han obtenido de la evaluación... more En este artículo se presentan los resultados más resaltantes que se han obtenido de la evaluación experimental de un sistema de media tensión, considerando especialmente el efecto de la transición línea aérea - línea subterránea, desde el punto de vista de transitorios rápidos, como los relacionados con una descarga atmosférica. Este tipo de interfaz es típica y frecuente en las llegadas y salidas de subestaciones de distribución.
Con el objetivo de evaluar el efecto que tiene esa transición en cuanto al cambio que sufre la forma de onda y su efecto sobre el aislamiento, tanto del cable como de los equipos conectados a continuación de este, se realizaron una serie de ensayos que
consistieron en la aplicación de impulsos de tensión normalizados.
Las señales resultantes fueron registradas en diversos puntos del sistema a fin de compararlas y ver cómo éstas se afectan en función de ciertos parámetros, que fueron variados en la configuración física del sistema incluyendo la operación del descargador de sobretensiones.
Los resultados experimentales son comparados con los resultados obtenidos de las simulaciones realizadas en el programa de transitorios electromagnéticos ATP/EMTP, empleando modelos sencillos para cada uno de los componentes del sistema.

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Thesis Chapters by Ganimedes Fernandez

Los sistemas de generación de energía eólica exhiben variabilidad en su salida de potencia como r... more Los sistemas de generación de energía eólica exhiben variabilidad en su salida de potencia como resultado de cambios en la velocidad del viento. Esto introduce un nuevo factor de incertidumbre en la red y representa un reto para los planificadores y operadores de un sistema eléctrico de potencia en términos de la integridad del sistema y en consecuencia de la seguridad, estabilidad y calidad del servicio. Este trabajo presenta una revisión monográfica de algunos aspectos técnicos que influyen en la integración de energía eólica en la red eléctrica y su influencia en la calidad de la energía.
Se realiza una revisión del estado actual de la tecnología eólica, de los sistemas utilizados en aerogeneradores convencionales, del impacto de la generación eólica sobre sistemas eléctricos de potencia, de la calidad de la energía y finalmente se expone el marco legal y normativo que regula la calidad del suministro eléctrico.
Con el constante desarrollo y la actual madurez tecnológica de la energía eólica se ha logrado un incremento de la integración en red de generación eólica, lo cual hace que la potencia generada en los parques eólicos tenga un nivel de participación mayor en el mix energético. Adicionalmente, en los últimos años, se ha incrementado la cantidad de elementos no lineales en la red eléctrica (entre los cuales están los convertidores electrónicos) y por todo ello la calidad de la energía es un tema cada vez más importante. La continuidad del servicio, la estabilidad de la red y el mantenimiento de los parámetros básicos de la tensión y frecuencia requieren unos niveles de calidad de la energía muy exigentes para asegurar el funcionamiento del sistema eléctrico de potencia. Los aerogeneradores, como todas las demás fuentes de generación de energía eléctrica, deben contribuir a mantener la red estable bajo cualquier condición de operación.

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Este trabajo presenta una revisión monográfica de algunos aspectos técnicos que influyen en la in... more Este trabajo presenta una revisión monográfica de algunos aspectos técnicos que influyen en la integración de energía eólica en la red eléctrica y la calidad de la energía.
Se realiza una revisión del estado actual de la tecnología eólica, de las topologías de aerogeneradores convencionales, del marco legal y normativo que regula la calidad del suministro eléctrico y finalmente se expone el impacto de la generación eólica sobre la
calidad de la energía en sistemas eléctricos de potencia.
Con el constante desarrollo y la actual madurez tecnológica de la energía eólica se ha logrado un incremento de la integración en red de generación eólica, lo cual hace que la potencia generada en los parques eólicos tenga un nivel de participación mayor en el mix energético. Adicionalmente, en los últimos años, se ha incrementado la cantidad de elementos no lineales en la red eléctrica (entre los cuales están los convertidores electrónicos) y por todo ello la calidad de la energía es un tema cada vez más importante. La continuidad del servicio, la estabilidad de la red y el mantenimiento de los parámetros básicos de la tensión y frecuencia requieren unos niveles de calidad de la energía muy exigentes para asegurar el funcionamiento del sistema eléctrico de potencia. Los aerogeneradores, como todas las demás fuentes de generación de energía eléctrica, deben contribuir a mantener la red estable bajo cualquier condición de operación.

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Este trabajo presenta una revisión monográfica de algunos aspectos técnicos y económicos que infl... more Este trabajo presenta una revisión monográfica de algunos aspectos técnicos y económicos que influyen en el desarrollo de la tecnología de aerogeneradores de gran potencia y media tensión. Se realiza una revisión del estado actual de la tecnología eólica, de las topologías de aerogeneradores convencionales, así como una revisión comparativa de las ventajas y desventajas de incrementar las magnitudes de intensidad de corriente o de tensión al incrementar la potencia del aerogenerador.
Es indudable el destacado papel que actualmente tiene la energía eólica como fuente de energía renovable para la producción de energía eléctrica en muchos países del mundo y, a pesar de ser una tecnología que ha logrado un importante grado de madurez, aún se exploran nuevas fronteras que impulsan la búsqueda de un aprovechamiento óptimo del recurso eólico y de máquinas cada vez de mayor potencia, para lograr una mayor penetración en los sistemas eléctricos y obtener más energía de los nuevos parques eólicos.
El desarrollo de aerogeneradores de potencias cada vez mayores, del orden de 5 MW y superiores, ha impulsado la necesidad de contar con tecnología de generación en media tensión, de manera de reducir las magnitudes de las corrientes y las pérdidas por efecto Joule asociadas. Sin embargo, la aplicación de generadores eléctricos en media tensión no se ha generalizado, por el contrario, son pocos los fabricantes que ofrecen este tipo de aerogenerador y el mercado se ha mantenido cauto ante este nuevo esquema. Ciertamente no existen estudios definitivos que inclinen la balanza hacia la baja tensión o la media tensión, por lo que al momento de escoger uno u otro esquema se debe considerar en el contexto del diseño conjunto del parque eólico y dependerá de aspectos tales como el coste, la disponibilidad de componentes, necesidad de utilizar convertidores adecuados al nivel de tensión, requisitos de seguridad, requisitos de operación y mantenimiento.

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Este trabajo presenta una revisión de los aspectos más relevantes que influyen en la integración ... more Este trabajo presenta una revisión de los aspectos más relevantes que influyen en la integración de la energía minieólica en sistemas de distribución de energía eléctrica en baja tensión. Se realiza un estudio de las ventajas y potencialidades del estado actual de la tecnología minieólica, así como una revisión de las actuales barreras que han frenado su desarrollo en España en los ámbitos técnico, económico y legislativo.
Los convertidores de energía eólica para su aprovechamiento eléctrico (tecnología de aerogeneradores) es una de las tecnologías de energías renovables con mayor grado de madurez. La constante innovación tecnológica en los útimos 30 años y el enorme desarrollo
alcanzado en la última década ha permitido que la energía eólica sea considerada como la energía renovable con mayor participación en el mix energético, con mayores posibilidades de crecimiento y la más competitiva. Este fabuloso desarrollo se debe a varios factores: magnitud importante de recurso eólico, madurez tecnológica, desarrollo de I+D+i, mercado competitivo, aplicación del Régimen Especial de producción de energía eléctrica, entre otros. Esto es una realidad para aerogeneradores de potencias medianas (100 kW < Pnominal < 1 MW) y grandes (1 MW < Pnominal). No obstante, la energía eólica de pequeña potencia (Pnominal < 100 kW) aún no alcanza el mismo grado de madurez ni la competitividad de sus hermanas mayores.
Hasta hace apenas unos pocos años, la gran mayoría de las instalaciones de energía minieólica a nivel global se reducían a instalaciones remotas, en entornos rurales, y aisladas de la red eléctrica. Esta característica la hacía económicamente muy poco atractiva y por ello su participación en el contexto mundial era prácticamente nula, pero esta realidad está cambiando en muchas partes del mundo. Actualmente, el desarrollo tecnológico de aerogeneradores y acondicionadores de potencia, la modificación de regimenes económicos y una mayor conciencia ambiental está creando un clima propicio para la generación distribuída y en particular está cambiando el panorama de la energía minieólica.
Palabras Clave: Energía minieólica, redes de distribución, integración de energías renovables, redes de baja tensión.

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Este trabajo presenta un algoritmo para el cálculo de la respuesta eléctrica de un varistor de óx... more Este trabajo presenta un algoritmo para el cálculo de la respuesta eléctrica de un varistor de óxido metálico en sus tres zonas de operación, basado en ajustes de funciones dependientes de las variables más relevantes según la zona. Para lograr una mejor aproximación a la respuesta obtenida experimentalmente, el estudio se plantea separando el modelado del varistor en cada una de sus tres zonas de operación.
Los varistores de óxido metálico suelen modelarse como resistencias no lineales dependientes de la tensión aplicada, lo cual es válido como un primer acercamiento, pero estudios más detallados evidencian que la respuesta eléctrica es también dependiente de otros parámetros. Por ello, en el presente trabajo se desarrolló una matriz de ensayo para considerar la variación de los parámetros de interés en cada una de las zonas de operación. Adicionalmente se diseñaron y construyeron los montajes experimentales para realizar el estudio.
En base a los resultados experimentales obtenidos, se desarrolla un algoritmo utilizando MATLAB que representa un modelo equivalente del varistor de óxido metálico, el cual permite predecir la respuesta eléctrica en cualquiera de sus zonas de operación a partir de variables tales como la tensión, la temperatura y la frecuencia. La metodología propuesta consiste en estimar la respuesta del varistor a partir de familias de funciones para cada variable involucrada, utilizando para ello funciones documentadas en las referencias consultadas y funciones propuestas por el autor.
La caracterización de los varistores de óxidos metálicos es importante para el diseño confiable y económico de una protección contra sobretensiones de los sistemas de transmisión y distribución eléctrica, por ello se evidencia la utilidad de un modelo equivalente que permita reproducir el comportamiento de estos dispositivos ante distintas funciones de tensión, considerando la variación de los parámetros de interés en cada zona de operación.
Palabras Clave: Descargador de sobretensión, Varistor, Sobretensiones, Modelado, ZnO.

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En este trabajo de grado se comparan diversas metodologías analíticas, propuestas por Tegopoulos,... more En este trabajo de grado se comparan diversas metodologías analíticas, propuestas por Tegopoulos, Schelkunoff, Ametani y Kane, para el cálculo de los parámetros eléctricos en función de la frecuencia de cables en tuberías metálicas. La diferencia entre las metodologías estudiadas radica en la consideración o no del efecto proximidad entre los conductores.
Se propone un método analítico para el cálculo de impedancias de lazos en sistemas multiconductores encerrados en tuberías metálicas, utilizando el modelo de tubería de espesor infinito. Adicionalmente, se propone un método numérico que consiste en una aplicación de la formulación de Tegopulos y Kriezis para considerar el efecto de la corriente de la tubería en las densidades de corriente de los conductores.
Se comprobaron la formulación de Kane para el cálculo de impedancias de lazos en sistemas de cables en una tubería, así como los modelos de Tegopoulos y Kriezis para el cálculo de densidades de corrientes de un conductor macizo y de una tubería de espesor finito.
Se desarrolló un conjunto de programas en MATLAB con el objeto de comparar las distintas metodologías para el cálculo de parámetros eléctricos de cables. Los resultados de la comparación entre los métodos para el cálculo de las impedancias de los lazos muestran que todos los modelos proporcionan resultados similares cuando la tubería es de acero (permeabilidad magnética alta). No obstante, cuando la tubería es de aluminio u otro material con permeabilidad magnética baja, con una metodología ampliamente utilizada como la propuesta en el EMTP, los resultados presentan un amplio margen de error. En dicho caso, al utilizarse la metodología propuesta en este trabajo para el cálculo de impedancias se obtiene una ventaja significativa, particularmente a altas frecuencias.

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En este artículo se presentan los resultados más resaltantes que se han obtenido de la evaluación... more En este artículo se presentan los resultados más resaltantes que se han obtenido de la evaluación experimental de un sistema de media tensión, considerando especialmente el efecto de la transición línea aérea - línea subterránea, desde el punto de vista de transitorios rápidos, como los relacionados con una descarga atmosférica. Este tipo de interfaz es típica y frecuente en las llegadas y salidas de subestaciones de distribución.
Con el objetivo de evaluar el efecto que tiene esa transición en cuanto al cambio que sufre la forma de onda y su efecto sobre el aislamiento, tanto del cable como de los equipos conectados a continuación de este, se realizaron una serie de ensayos que
consistieron en la aplicación de impulsos de tensión normalizados.
Las señales resultantes fueron registradas en diversos puntos del sistema a fin de compararlas y ver cómo éstas se afectan en función de ciertos parámetros, que fueron variados en la configuración física del sistema incluyendo la operación del descargador de sobretensiones.
Los resultados experimentales son comparados con los resultados obtenidos de las simulaciones realizadas en el programa de transitorios electromagnéticos ATP/EMTP, empleando modelos sencillos para cada uno de los componentes del sistema.

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