Interrupción de fallas en línea corta (SLF) en la red mediante interruptores
Tensión de Recuperación Transitoria (TRV) de Alta Frecuencia en Líneas de Transmisión
Cuando se produce un fallo en una línea de transmisión a una distancia que va desde 100 metros hasta varios kilómetros, se requiere un interruptor (CB) para despejar el fallo en línea corta (SLF). El proceso de despeje del fallo por parte del interruptor puede generar una Tensión de Recuperación Transitoria (TRV) con una tasa de subida pronunciada, a menudo similar a una forma de onda diente de sierra. Este fenómeno se debe a las oscilaciones de alta frecuencia generadas por las ondas viajeras que se propagan a lo largo de la línea y se reflejan entre el terminal del interruptor y el punto de fallo.
Fenómenos Clave Durante la Interrupción del Fallo
Oscilaciones de Alta Frecuencia y Forma de Onda Diente de Sierra:
Cuando el interruptor interrumpe la corriente de fallo bajo condiciones de SLF, se generan oscilaciones de alta frecuencia debido a los cambios rápidos en la corriente y el voltaje. Estas oscilaciones resultan en una TRV con una tasa de subida pronunciada, que se puede visualizar como una forma de onda diente de sierra o triangular.
La forma de diente de sierra se debe a las ondas viajeras que se propagan a lo largo de la línea de transmisión y se reflejan entre el terminal del interruptor y la ubicación del fallo. Cada reflexión contribuye al comportamiento oscilatorio de la TRV, dando lugar a múltiples picos y valles en la forma de onda del voltaje.
Oscilaciones en el Lado de la Fuente:
En el lado de la fuente del interruptor (el lado conectado al sistema de potencia), el voltaje en el terminal del interruptor vuelve al nivel de voltaje del sistema, que es típicamente el voltaje en el terminal del transformador. Esta transición causa una oscilación a la frecuencia de la red (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz) en el circuito de la fuente.
La oscilación a la frecuencia de la red se debe al cambio repentino en la configuración del circuito cuando se despeja el fallo, causando una respuesta transitoria en el sistema. Esta oscilación se desvanece gradualmente con el tiempo a medida que el sistema se estabiliza.
Oscilaciones en el Lado de la Línea:
En el lado de la línea del interruptor (el lado conectado a la línea de transmisión), el voltaje en el terminal del interruptor cae a casi el potencial de tierra después de que se interrumpe el fallo. Esta caída crea otra oscilación, pero esta vez está caracterizada por una forma de onda diente de sierra (triangular) debido a las ondas viajeras y reflejadas a lo largo de la línea.
El circuito del lado de la línea se puede aproximar como un circuito de parámetros distribuidos con pequeña atenuación. Las reflexiones entre el terminal del interruptor y el punto de fallo causan que el voltaje oscile, creando la forma de onda diente de sierra. La frecuencia de estas oscilaciones es mucho mayor que la frecuencia de la red y está influenciada por la velocidad de propagación de las ondas y la distancia entre el interruptor y el fallo.
Aproximación del Circuito del Lado de la Línea
El circuito del lado de la línea se puede modelar como un circuito con parámetros distribuidos y pequeña atenuación, como resistencia, inductancia y capacitancia por unidad de longitud. Este modelo ayuda a comprender el comportamiento de las ondas viajeras y sus reflexiones. Las características clave de este modelo incluyen:
Retardo de Propagación: El tiempo que tarda una onda en viajar desde el terminal del interruptor hasta el punto de fallo y regresar.
Coeficiente de Reflexión: La relación entre la amplitud de la onda reflejada y la amplitud de la onda incidente, que depende del desajuste de impedancia entre la línea y el fallo.
Atenuación: La reducción en la amplitud de la onda a medida que viaja a lo largo de la línea, que está influenciada por la resistencia y la conductancia de la línea.
Formas de Onda TRV en los Terminales del Interruptor y el Lado de la Línea
Las formas de onda TRV observadas en los terminales del interruptor y en el lado de la línea se pueden resumir de la siguiente manera:
Lado de la Fuente (Terminal del Interruptor):
El voltaje vuelve al nivel de voltaje del sistema, causando una oscilación a la frecuencia de la red.
La oscilación es relativamente lenta en comparación con las oscilaciones de alta frecuencia en el lado de la línea.
Lado de la Línea (Terminal del Interruptor):
El voltaje cae a casi el potencial de tierra, resultando en una forma de onda diente de sierra (triangular) de alta frecuencia.
La forma de diente de sierra se debe a los cambios rápidos en el voltaje causados por las ondas viajeras y reflejadas a lo largo de la línea.
Representación Visual de las Formas de Onda TRV
Una figura típica que muestra las formas de onda TRV en los terminales del interruptor y en el lado de la línea ilustraría:
TRV del Lado de la Fuente: Una forma de onda con un ascenso gradual al voltaje del sistema, seguido de una oscilación a la frecuencia de la red.
TRV del Lado de la Línea: Una forma de onda con una caída brusca a casi cero, seguida de una serie de picos y valles de alta frecuencia, formando una forma de diente de sierra o triangular.
