Mètodes de mitigació de sobretensions en CEAT
Inserció Ràpida de Reactors Paral·lels
Objectiu:
Els reactors paral·lels s'utilitzen principalment per compensar la capacitance de les línies d'alta tensió llargues, que poden provocar sobretensions i problemes de potència reactiva. Proporcionen un benefici secundari reduint les sobretensions de commutació quan es connecten, però això no és normalment el motiu principal pel qual les companyies els instal·len. Els objectius principals dels reactors paral·lels inclouen:
Compensació de la Capacitance: Les línies d'alta tensió llargues tenen una capacitance significativa, especialment als nivells de Tensió Extra Alta (TEA). Aquesta capacitance pot causar sobretensions, especialment durant condicions de càrrega lleugera o quan la línia està oberta. Els reactors paral·lels ajuden a mitigar aquestes sobretensions proporcionant una càrrega reactiva que contraresta els efectes capacitius.
Reducció de Sobretensions de Commutació: Encara que no sigui el propòsit principal, els reactors paral·lels també poden reduir les sobretensions de commutació. Quan un interruptor de circuit s'obre o tanca, poden produir-se sobretensions transitories. Els reactors paral·lels poden absorir part d'aquests transitoris, reduint així la magnitud de les sobretensions.
Aplicació:
Els reactors paral·lels es solen instal·lar en subestacions al llarg de línies d'alta tensió llargues, especialment en sistemes TEA on l'efecte de la capacitance és més pronunciat.
No se solen afegir només per reduir les sobretensions de commutació perquè altres mesures (com resistors de tancament o tancament controlat) són més eficients per aquest propòsit específic.
Resistors de Tancament
Objectiu:
Els resistors de tancament s'utilitzen per limitar l'augment de tensió a l'extrem receptor d'una línia d'alta tensió quan s'energetitza. L'objectiu principal és mantenir la tensió dins de límits acceptables, típicament al voltant de 2 unitats per unitat (u.u.), per prevenir danys a l'equipament i assegurar l'estabilitat del sistema.
Funcionament:
Quan s'energetitza una línia d'alta tensió, un augment súbit de corrent pot causar un increment significatiu de tensió a l'extrem receptor, conduint a condicions de sobretensió.
Els resistors de tancament es connecten temporalment en sèrie amb l'interruptor de circuit durant l'operació de tancament. Limiten l'augment inicial de corrent i atenuen qualsevol transitori resultant, evitant així que la tensió superi 2 u.u.
Un cop els transitoris han disminuït, els resistors es bypassen i la línia opera normalment.
Avantatges:
Limitació de la Tensió: Manté la tensió a l'extrem receptor dins de límits segurs, protegint l'equipament i assegurant una operació estable.
Supressió de Transitoris: Redueix la magnitud de les sobretensions de commutació, que pot ser particularment important en sistemes TEA.
Tancament Desplaçat de Pòles
Principi:
El tancament desplaçat de pòles implica tancar els pòles individuals d'un interruptor de circuit trifàsic a meitat de cicle d'apart. La idea és permetre que els transitoris de la primera fase s'atenguin abans que es tanqui la següent fase, reduint així la probabilitat de sobretensions severes.
Funcionament:
En un sistema trifàsic, cada fase es tanca seqüencialment, amb un retard d'un mig cicle (10 ms a 50 Hz o 8.33 ms a 60 Hz) entre cada fase.
Amb el tancament desplaçat, els transitoris generats per la primera fase tenen temps per atenuar-se abans que la següent fase s'energetitzi. Això redueix l'efecte acumulatiu dels transitoris i minimitza el risc d'esdeveniments de sobretensió.
Avantatges:
Atenuació de Transitoris: Permet que els transitoris de la primera fase s'escampin abans de tancar la següent fase, reduint la severitat general de les sobretensions.
Implementació Simplificada: No requereix sistemes de control complexos, fent-lo un mètode relativament simple i econòmic per mitigar les sobretensions.
Pararrels Terminal de Línia
Objectiu:
Els pararrels terminal de línia s'instal·len als extrems de les línies d'alta tensió per protegir contra sobretensions causades per impactes de llamps o operacions de commutació. Limiten les sobretensions als punts on estan instal·lats al nivell de protecció del pararrel.
Funcionament:
Els pararrels estan dissenyats per conduir l'excés d'energia fora del sistema quan les sobretensions superen un cert llindar. Claveguen la tensió a un nivell segur, prevenint danys a l'equipament i assegurant la integritat del sistema de transmissió.
Normalment, els pararrels es col·loquen als dos extrems de la línia d'alta tensió (terminals d'enviament i receptor). Tanmateix, només limiten les sobretensions a aquests llocs específics i no proporcionen protecció a tota la longitud de la línia.
Avantatges:
Protecció contra Sobretensions: Protegeix eficientment l'equipament als terminals de la línia de sobretensions causades per llamps o commutacions.
Protecció Focalitzada: Proporciona protecció focalitzada a punts crítics del sistema sense la necessitat d'equip addicional a tota la línia.
Tancament Controlat
Principi:
El tancament controlat és una mesura avançada de mitigació que utilitza un controlador dinàmic per analitzar la tensió diferencial a través de l'interruptor de circuit, predir els mínims de tensió futurs i tancar l'interruptor en el moment òptim per minimitzar les sobretensions. Tot el procés ha de completar-se en menys de 0,5 segons per ser efectiu.
Funcionament:
Un controlador dinàmic monitoritza continuament la diferència de tensió a través de l'interruptor de circuit.
Identifica els punts de tensió mínima i prediu quan es produiran els mínims futurs.
El controlador tanca l'interruptor al punt de tensió mínima previst, assegurant que el tancament es produeixi durant un període de baixa tensió i minimitzant el risc de sobretensió.
Aquest mètode requereix algoritmes de control ràpids i precisos, així com una cronometració precisa per assegurar que l'interruptor es tanca en el moment òptim.
Avantatges:
Sobretensions Minimitzades: Tanquant l'interruptor al punt de tensió òptim, el tancament controlat redueix significativament la magnitud de les sobretensions.
Millora de l'Estabilitat del Sistema: Ajuda a mantenir l'estabilitat del sistema prevenint augments excessius de tensió durant l'energetització de la línia.
Tecnologia Avançada: Ofereix una solució més sofisticada i eficaç en comparació amb mètodes tradicionals com el tancament desplaçat de pòles o els resistors de tancament.
Perfil de Sobretensió en Línies LLargues de TEA
La figura que mostra el perfil de sobretensió en una línia llarga de TEA demostra l'eficàcia de diverses opcions de limitació de sobretensió. Cada mètode té el seu propi impacte en els nivells de sobretensió, i la tria del mètode depèn de les exigències específiques del sistema.
Inserció Ràpida de Reactors Paral·lels: Redueix les sobretensions degudes a la capacitance de la línia i proporciona alguna reducció en les sobretensions de commutació.
Resistors de Tancament: Limita la tensió a l'extrem receptor a 2 u.u., controlant efectivament les sobretensions durant l'energetització de la línia.
Tancament Desplaçat de Pòles: Redueix l'efecte acumulatiu dels transitoris permetent que s'atenguin entre els tancaments de les fases.
Pararrels Terminal de Línia: Protegeix els terminals de la línia de sobretensions, però no proporciona protecció a tota la línia.
Tancament Controlat: Minimitza les sobretensions tanquant l'interruptor al punt de tensió òptim, oferint el control més eficaç sobre les sobretensions transitories.
Cada un d'aquests mètodes es pot utilitzar individualment o en combinació per aconseguir la mitigació de sobretensió desitjada en línies llargues de TEA, depenent de les necessitats i restriccions específiques del sistema.
