Brevis linea fault interruption (SLF) principium in rete per circuit breakers
Voltage Transitoria Recuperativa (TRV) de Alta Frecuencia en Líneas de Transmisión
Cuando ocurre un fallo en una línea de transmisión a una distancia que varía desde 100 metros hasta varios kilómetros, se requiere un interruptor de circuito (IC) para eliminar el fallo de línea corta (SLF). El proceso de eliminación del fallo por parte del interruptor de circuito puede llevar a la generación de un Voltage Transitorio Recuperativo (TRV) con una tasa de ascenso pronunciada, a menudo similar a una forma de onda diente de sierra. Este fenómeno es causado por oscilaciones de alta frecuencia generadas por ondas viajeras que se propagan a lo largo de la línea y se reflejan entre el terminal del interruptor de circuito 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 de circuito 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 un TRV con una tasa de ascenso pronunciada, que puede visualizarse 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 de circuito y la ubicación del fallo. Cada reflexión contribuye al comportamiento oscilatorio del TRV, llevando a múltiples picos y valles en la forma de onda de voltaje.
Oscilaciones en el Lado de la Fuente:
En el lado de la fuente del interruptor de circuito (el lado conectado al sistema de potencia), el voltaje en el terminal del interruptor de circuito vuelve al nivel de voltaje del sistema, que generalmente es el voltaje en el terminal del transformador. Esta transición causa una oscilación a la frecuencia de potencia (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz) en el circuito de la fuente.
La oscilación a la frecuencia de potencia se debe al cambio repentino en la configuración del circuito cuando se elimina 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 de circuito (el lado conectado a la línea de transmisión), el voltaje en el terminal del interruptor de circuito 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 reflectantes a lo largo de la línea.
El circuito del lado de la línea puede aproximarse a un circuito de parámetros distribuidos con pequeña atenuación. Las reflexiones entre el terminal del interruptor de circuito 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 potencia e influida por la velocidad de propagación de las ondas y la distancia entre el interruptor de circuito y el fallo.
Aproximación del Circuito del Lado de la Línea
El circuito del lado de la línea puede modelarse como un circuito con pequeñas atenuaciones y parámetros distribuidos, 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 de circuito 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 de la discontinuidad 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 conductancia de la línea.
Formas de Onda TRV a Través de los Terminales del Interruptor de Circuito y el Lado de la Línea
Las formas de onda TRV observadas a través de los terminales del interruptor de circuito y en el lado de la línea pueden resumirse de la siguiente manera:
Lado de la Fuente (Terminal del Interruptor de Circuito):
El voltaje vuelve al nivel de voltaje del sistema, causando una oscilación a la frecuencia de potencia.
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 de Circuito):
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 reflectantes a lo largo de la línea.
Representación Visual de las Formas de Onda TRV
Una figura típica que muestra las formas de onda TRV a través de los terminales del interruptor de circuito 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 por una oscilación a la frecuencia de potencia.
TRV del Lado de la Línea: Una forma de onda con una caída aguda a casi cero, seguida por una serie de picos y valles de alta frecuencia, formando una forma de diente de sierra o triangular.
