Principio di interruzione dei guasti su linea breve (SLF) nella rete mediante interruttori
Tensione di Recupero Transitoria (TRV) ad Alta Frequenza nelle Linee di Trasmissione
Quando si verifica un guasto su una linea di trasmissione a una distanza compresa tra 100 metri e diversi chilometri, è necessario che un interruttore (CB) elimini il guasto su linea corta (SLF). Il processo di eliminazione del guasto da parte dell'interruttore può portare alla generazione di una Tensione di Recupero Transitoria (TRV) con un tasso di salita ripido, spesso simile a una forma d'onda a denti di sega. Questo fenomeno è causato da oscillazioni ad alta frequenza generate da onde viaggianti che si propagano lungo la linea e si riflettono tra il terminale dell'interruttore e il punto del guasto.
Fenomeni Chiave Durante l'Interruzione del Guasto
Oscillazioni ad Alta Frequenza e Forma d'Onda a Denti di Sega:
Quando l'interruttore interrompe la corrente di guasto in condizioni SLF, vengono generate oscillazioni ad alta frequenza a causa dei rapidi cambiamenti di corrente e tensione. Queste oscillazioni risultano in una TRV con un tasso di salita ripido, che può essere visualizzata come una forma d'onda a denti di sega o triangolare.
La forma a denti di sega è causata dalle onde viaggianti che si propagano lungo la linea di trasmissione e si riflettono tra il terminale dell'interruttore e la posizione del guasto. Ogni riflessione contribuisce al comportamento oscillatorio della TRV, portando a più picchi e valli nella forma d'onda di tensione.
Oscillazioni sul Lato Sorgente:
Sul lato sorgente dell'interruttore (il lato connesso al sistema di potenza), la tensione al terminale dell'interruttore torna al livello di tensione del sistema, che è tipicamente la tensione al terminale del trasformatore. Questa transizione causa un'oscillazione alla frequenza di rete (ad esempio, 50 Hz o 60 Hz) nel circuito sorgente.
L'oscillazione alla frequenza di rete è dovuta al cambiamento repentino nella configurazione del circuito quando il guasto viene eliminato, causando una risposta transitoria nel sistema. Questa oscillazione gradualmente decade nel tempo man mano che il sistema si stabilizza.
Oscillazioni sul Lato Linea:
Sul lato linea dell'interruttore (il lato connesso alla linea di trasmissione), la tensione al terminale dell'interruttore scende quasi al potenziale di terra dopo l'interruzione del guasto. Questa caduta crea un'altra oscillazione, ma questa volta caratterizzata da una forma d'onda a denti di sega (triangolare) a causa delle onde viaggianti e riflesse lungo la linea.
Il circuito lato linea può essere approssimato come un circuito a parametri distribuiti con piccola attenuazione. Le riflessioni tra il terminale dell'interruttore e il punto del guasto causano la tensione a oscillare, creando la forma d'onda a denti di sega. La frequenza di queste oscillazioni è molto superiore alla frequenza di rete ed è influenzata dalla velocità di propagazione delle onde e dalla distanza tra l'interruttore e il guasto.
Approssimazione del Circuito Lato Linea
Il circuito lato linea può essere modellato come un circuito con parametri distribuiti, come resistenza, induttanza e capacità per unità di lunghezza, con piccola attenuazione. Questo modello aiuta a comprendere il comportamento delle onde viaggianti e delle loro riflessioni. Le caratteristiche chiave di questo modello includono:
Ritardo di Propagazione: Il tempo necessario per un'onda per viaggiare dal terminale dell'interruttore al punto del guasto e viceversa.
Coefficiente di Riflessione: Il rapporto tra l'ampiezza dell'onda riflessa e quella dell'onda incidente, che dipende dall'incompatibilità d'impedenza tra la linea e il guasto.
Attenuazione: La riduzione dell'ampiezza dell'onda mentre si propaga lungo la linea, che è influenzata dalla resistenza e dalla conducibilità della linea.
Forme d'Onda TRV tra i Terminali dell'Interruttore e il Lato Linea
Le forme d'onda TRV osservate tra i terminali dell'interruttore e sul lato linea possono essere riassunte come segue:
Lato Sorgente (Terminale dell'Interruttore):
La tensione torna al livello di tensione del sistema, causando un'oscillazione alla frequenza di rete.
L'oscillazione è relativamente lenta rispetto alle oscillazioni ad alta frequenza sul lato linea.
Lato Linea (Terminale dell'Interruttore):
La tensione scende quasi a zero, risultando in una forma d'onda a denti di sega (triangolare) ad alta frequenza.
La forma a denti di sega è dovuta ai rapidi cambiamenti di tensione causati dalle onde viaggianti e riflesse lungo la linea.
Rappresentazione Visiva delle Forme d'Onda TRV
Una figura tipica che mostra le forme d'onda TRV tra i terminali dell'interruttore e sul lato linea illustrerebbe:
TRV Lato Sorgente: Una forma d'onda con un aumento graduale alla tensione del sistema, seguita da un'oscillazione alla frequenza di rete.
TRV Lato Linea: Una forma d'onda con una brusca caduta quasi a zero, seguita da una serie di picchi e valli ad alta frequenza, formando una forma a denti di sega o triangolare.
