Commutazione di corrente fuori fase nei Disgiuntori Ad Alta Tensione
Quando due parti di una rete elettrica con la stessa tensione di funzionamento sono collegate, si verifica un fenomeno di commutazione con sfasamento di fase se le loro sorgenti equivalenti hanno angoli di fase diversi, con alcune o tutte le fasi che sono fuori fase di 180°. Durante l'operazione di commutazione, l'interruttore incontra tensioni di sorgente con angoli di fase diversi, causando la presenza di correnti sfasate nella connessione. Queste correnti devono essere interrotte in modo affidabile dagli interruttori su entrambi i lati della connessione.
In particolare, la differenza di angolo di fase tra i vettori rotanti che rappresentano le tensioni di sorgente causa forme d'onda istantanee delle tensioni non sincronizzate, generando correnti transitorie significative e sollecitazioni di tensione al momento della commutazione. Per la tensione di recupero transitorio (TRV), questa operazione di commutazione è caratterizzata da sorgenti di potenza attive su entrambi i lati dell'interruttore, aumentando la complessità e le sfide dell'operazione di commutazione.
Come mostrato nella Figura 1, si supponga che le sorgenti di potenza S1 e S2 rappresentino due sorgenti con angoli di fase diversi. Quando l'interruttore commuta tra queste due sorgenti, la differenza di angolo di fase può portare a un aumento sostanziale della corrente transitoria, imponendo maggiori esigenze di interruzione all'interruttore. Pertanto, l'interruttore deve avere una capacità sufficiente per gestire queste condizioni ad alto stress, assicurando operazioni di commutazione sicure e affidabili.
Riassunto dei punti chiave
Commutazione con sfasamento di fase: Si verifica quando si commuta tra due sorgenti con angoli di fase diversi.
Correnti transitorie: Si generano correnti transitorie significative a causa delle differenze di angolo di fase.
Tensione di recupero transitorio (TRV): L'operazione di commutazione coinvolge sorgenti di potenza attive su entrambi i lati dell'interruttore, aumentando la complessità.
Requisiti dell'interruttore: L'interruttore deve essere in grado di gestire condizioni ad alto stress per garantire operazioni di commutazione sicure e affidabili.
Nelle operazioni di commutazione di guasto precedentemente discusse, il componente TRV sul lato carico alla fine decade a zero. Tuttavia, nella commutazione con sfasamento di fase, il componente TRV sul lato S2 decade gradualmente alla tensione di recupero a frequenza industriale (RV) della sorgente S2. Come mostrato nella Figura 2, si assume che la differenza di fase tra le due sorgenti sia di 90° e che i reattori di cortocircuito abbiano impedenza uguale.
Pertanto, la caratteristica principale dell'operazione di commutazione con sfasamento di fase è la presenza di picchi TRV eccezionalmente elevati, mentre il tasso di aumento della tensione di ristriking (RRRV) e la corrente rimangono relativamente moderati. Poiché il picco TRV nelle condizioni di sfasamento di fase è il più elevato tra tutte le operazioni di commutazione, viene tipicamente utilizzato come riferimento per valutare altre condizioni di commutazione complesse, come la cancellazione di guasti su linee di trasmissione a lunga distanza o la gestione di guasti su linee compensate in serie.
Riassunto dei punti chiave:
TRV sul lato carico: In tutti i casi, il componente TRV sul lato carico decade a zero. TRV sul lato S2 in caso di sfasamento di fase: decade alla tensione di recupero a frequenza industriale (RV) della sorgente S2.
Picco TRV: Eccezionalmente elevato in caso di commutazione con sfasamento di fase.
RRRV e Corrente: Rimangono relativamente moderati.
Standard di riferimento: Il picco TRV nelle condizioni di sfasamento di fase è il più elevato, rendendolo un riferimento comune per valutare altre condizioni di commutazione complesse.
Caratteristiche del TRV nella commutazione con sfasamento di fase
Nei scenari di commutazione di guasto precedentemente discussi, il componente TRV sul lato carico decade a zero in tutti i casi. Tuttavia, nella commutazione con sfasamento di fase, il componente TRV sul lato decade alla tensione di recupero a frequenza industriale (RV) della sorgente . Questo comportamento è illustrato nella Figura 2, dove si assume che la differenza di fase tra le due sorgenti sia di 90° e che i reattori di cortocircuito siano considerati uguali.
Descrizione raffinata
Nei scenari di commutazione di guasto precedentemente discussi, il componente TRV sul lato carico decade sempre a zero. Tuttavia, nella commutazione con sfasamento di fase, il componente TRV sul lato decade alla tensione di recupero a frequenza industriale (RV) della sorgente . Come mostrato nella Figura 2, si assume una differenza di fase di 90° tra le due sorgenti di potenza e reattori di cortocircuito uguali.
Pertanto, le caratteristiche chiave dell'operazione di commutazione con sfasamento di fase sono:
Picchi TRV molto elevati: I valori di picco del TRV sono significativamente più elevati rispetto ad altri modi di commutazione.
RRRV e Corrente moderate: Il tasso di aumento della tensione di ristriking (RRRV) e i livelli di corrente rimangono moderati, nonostante i picchi TRV elevati.
Poiché il picco TRV nelle condizioni di sfasamento di fase è il più elevato tra tutti i modi di commutazione, questo scenario viene spesso utilizzato come riferimento per valutare altre condizioni di commutazione speciali, come:
Cancellazione di guasti su linee di trasmissione lunghe
Gestione di guasti su linee compensate in serie
Riassunto dei punti chiave:
TRV sul lato carico: Decade sempre a zero in tutti gli scenari di commutazione di guasto.
-side TRV in Phase Displacement: Decays to the power frequency recovery voltage (RV) of the source.
TRV sul lato S2 in caso di sfasamento di fase: Decade alla tensione di recupero a frequenza industriale (RV) della sorgente .
Picco TRV: Eccezionalmente elevato in caso di commutazione con sfasamento di fase.
RRRV e Corrente: Rimangono relativamente moderati.
Standard di riferimento: Il picco TRV nelle condizioni di sfasamento di fase è il più elevato, rendendolo un riferimento comune per valutare altre condizioni di commutazione complesse.
La Figura 3 illustra due scenari che possono portare a condizioni di sfasamento di fase. Nel primo scenario (immagine di sinistra), un generatore viene accidentalmente collegato alla rete da un interruttore a un angolo di fase errato. Nel secondo scenario (immagine di destra), diverse parti della rete di trasmissione perdono la sincronizzazione, spesso a causa di un cortocircuito che si verifica da qualche parte nella rete.
In entrambi i casi, correnti sfasate fluiscono attraverso la rete, che devono essere interrotte in modo affidabile dagli interruttori. Queste situazioni pongono sfide significative al sistema di potenza, poiché lo sfasamento di fase può risultare in correnti e tensioni transitorie elevate, richiedendo agli interruttori di gestire queste condizioni estreme in modo efficace.
Riassunto dei punti chiave:
Scenario 1 (Immagine di sinistra): Un generatore viene collegato alla rete a un angolo di fase errato, causando uno sfasamento di fase.
Scenario 2 (Immagine di destra): Diverse parti della rete di trasmissione perdono la sincronizzazione, tipicamente a causa di un cortocircuito, causando uno sfasamento di fase.
Correnti sfasate: In entrambi gli scenari, correnti sfasate fluiscono attraverso la rete.
Requisito dell'interruttore: Gli interruttori devono interrompere in modo affidabile queste correnti sfasate per mantenere la stabilità e la sicurezza del sistema.
Commutazione tra generatore e sistema
Quando si utilizza un trasformatore elevatore, la commutazione tra il generatore e il sistema di potenza può avvenire sia sul lato ad alta tensione (AT) che sul lato a media tensione (MT) del trasformatore. Questa commutazione può verificarsi non solo durante guasti al sistema o interruzioni della centrale elettrica, ma anche durante eventi di sincronizzazione e desincronizzazione.
La gravità delle condizioni fuori fase dipende da:
Differenza di angolo di fase: Più grande è la differenza di angolo di fase tra il generatore e la rete, più grave è la condizione fuori fase.
Stato di eccitazione del rotore: Il livello di eccitazione nel rotore del generatore influenza anche la gravità della condizione fuori fase. Tipicamente, il sistema di controllo dell'eccitazione ridurrà rapidamente la forza magnetica del rotore per minimizzare l'impatto della condizione fuori fase.
Per affrontare queste sfide, le centrali elettriche sono dotate di vari dispositivi di protezione e controllo:
Dispositivi di protezione fuori passo: Questi rilevano e preven
