Métodos de mitigación de sobretensión de conmutación en EHV

Inserción rápida de reactores de derivación

Propósito:

Os reactores de derivación utilizanse principalmente para compensar a capacitancia das liñas de transmisión longas, que pode provocar sobrexuntamentos e problemas de potencia reactiva. Proporcionan un beneficio secundario reducindo os sobrexuntamentos de conmutación cando están conectados, pero isto non é xeralmente a razón principal pola que as empresas de servizos públicos os instalan. Os obxectivos principais dos reactores de derivación inclúen:

• Compensación da capacitancia: As liñas de transmisión longas teñen unha capacitancia significativa, especialmente a nivel de Tensión Extra Alta (TEA). Esta capacitancia pode causar sobrexuntamentos, especialmente durante condicións de carga leve ou cando a liña está aberta. Os reactores de derivación axudan a mitigar estes sobrexuntamentos proporcionando unha carga reactiva que contraresta os efectos capacitivos.

• Reducción dos sobrexuntamentos de conmutación: Aínda que non sexa o propósito principal, os reactores de derivación tamén poden reducir os sobrexuntamentos de conmutación. Cando un interruptor abre ou pecha, poden ocorrer sobrexuntamentos transitórios. Os reactores de derivación poden absorber algúns destes transitórios, reducindo así a magnitude dos sobrexuntamentos.

Aplicación:

• Os reactores de derivación instaláronse xeralmente en subestacións ao longo de liñas de transmisión longas, especialmente en sistemas TEA onde o efecto capacitivo é máis pronunciado.

• Non se engaden normalmente só para reducir os sobrexuntamentos de conmutación porque outras medidas (como resistencias de peche ou peche controlado) son máis eficaces para este propósito específico.

Resistencias de peche

Propósito:

As resistencias de peche úsanse para limitar o aumento de tensión no extremo receptor dunha liña de transmisión cando se energiza. O obxectivo principal é manter a tensión dentro de límites aceptables, xeralmente arredor de 2 unidades por unidade (u.u.), para evitar danos no equipo e asegurar a estabilidade do sistema.

Funcionamento:

• Cando se energiza unha liña de transmisión, un repente incremento de corrente pode causar un aumento significativo de tensión no extremo receptor, levando a condicións de sobrexuntamento.

• As resistencias de peche conectanse temporalmente en serie co interruptor durante a operación de peche. Limitan o incremento inicial de corrente e amortiguan calquera transitório resultante, evitando que a tensión supere as 2 u.u.

• Unha vez que os transitórios remitan, as resistencias býpasséanse, e a liña opera normalmente.

Benéficos:

• Limitación da tensión: Mantén a tensión no extremo receptor dentro de límites seguros, protexendo o equipo e asegurando a operación estable.

• Supresión de transitórios: Reduce a magnitude dos sobrexuntamentos de conmutación, que pode ser particularmente importante en sistemas TEA.

Pecho escalonado de pólos

Principio:

O pecho escalonado de pólos implica o peche dos pólos individuais dun interruptor trifásico separados por medio ciclo. A idea é permitir que os transitórios na primeira fase atenuen antes de que se peche a seguinte, reducindo así a probabilidade de sobrexuntamentos graves.

Funcionamento:

• Num sistema trifásico, cada fase pechase secuencialmente, con un retardo de medio ciclo (10 ms a 50 Hz ou 8,33 ms a 60 Hz) entre cada fase.

• Ao escalar o peche, os transitórios xerados pola primeira fase teñen tempo para decaer antes de que se energice a seguinte. Isto reduce o efecto acumulativo dos transitórios e minimiza o risco de eventos de sobrexuntamento.

Benéficos:

• Atenuación de transitórios: Permite que os transitórios da primeira fase disipen antes de que se peche a seguinte, reducindo a severidade global dos sobrexuntamentos.

• Implementación simplificada: Non require sistemas de control complexos, facendo que sexa un método relativamente simple e económico para mitigar os sobrexuntamentos.

Pararrayos terminais de liña

Propósito:

Os pararrayos terminais de liña instálanse nos extremos das liñas de transmisión para protexer contra os sobrexuntamentos causados por descargas eléctricas ou operacións de conmutación. Limitan os sobrexuntamentos nos puntos onde están instalados ao nivel protector do pararrayos.

Funcionamento:

• Os pararrayos están deseñados para conducir a enerxía excedente lejos do sistema cando os sobrexuntamentos superan certo umbral. Clavan a tensión a un nivel seguro, evitando danos no equipo e asegurando a integridade do sistema de transmisión.

• Xeralmente, os pararrayos colocanse en ambos os extremos da liña de transmisión (terminais de envío e recepción). Pero só limitan os sobrexuntamentos neses lugares específicos e non proporcionan protección ao longo de toda a liña.

Benéficos:

• Protección contra sobrexuntamentos: Protexe eficazmente o equipo nos terminais da liña de sobrexuntamentos causados por descargas eléctricas ou conmutación.

• Protección focalizada: Proporciona protección centrada en puntos críticos do sistema sen a necesidade de equipos adicionais ao longo de toda a liña.

Pecho controlado

Principio:

O pecho controlado é unha medida avanzada de mitigación que utiliza un controlador dinámico para analizar a tensión diferencial a través do interruptor, prever futuros mínimos de tensión e pechar o interruptor no momento óptimo para minimizar os sobrexuntamentos. Todo o proceso debe completarse en menos de 0,5 segundos para ser eficaz.

Funcionamento:

• Un controlador dinámico monitoriza continuamente a diferenza de tensión a través do interruptor.

• Identifica os puntos de mínima tensión e prevé cando ocorrerán futuros mínimos.

• O controlador pecha entón o interruptor no punto de mínima tensión previsto, asegurando que o peche ocorre durante un período de baixa tensión e minimizando o risco de sobrexuntamento.

• Este método require algoritmos de control rápidos e precisos, así como un timing preciso para asegurar que o interruptor peche no momento óptimo.

Benéficos:

• Sobrexuntamentos minimizados: Ao pechar o interruptor no punto de tensión óptimo, o pecho controlado reduce significativamente a magnitude dos sobrexuntamentos.

• Estabilidade do sistema mellorada: Axuda a manter a estabilidade do sistema evitando sobrecargas de tensión excessivas durante a energización da liña.

• Tecnoloxía avanzada: Ofrece unha solución máis sofisticada e eficaz comparada con métodos tradicionais como o pecho escalonado de pólos ou as resistencias de peche.

Perfil de sobrexuntamentos en liñas longas TEA

A figura que mostra o perfil de sobrexuntamentos nunha liña longa TEA demostra a efectividade das diversas opcións de limitación de sobrexuntamentos. Cada método ten o seu propio impacto nos niveis de sobrexuntamento, e a elección do método depende dos requisitos específicos do sistema.

• Inserción rápida de reactores de derivación: Reduz os sobrexuntamentos debido á capacitancia da liña e proporciona algúna redución nos sobrexuntamentos de conmutación.

• Resistencias de peche: Limitan a tensión no extremo receptor a 2 u.u., controlando eficazmente os sobrexuntamentos durante a energización da liña.

• Pecho escalonado de pólos: Reduz o efecto acumulativo dos transitórios permitindo que atenuen entre os peches de fases.

• Pararrayos terminais de liña: Protexen os terminais da liña de sobrexuntamentos, pero non proporcionan protección ao longo de toda a liña.

• Pecho controlado: Minimiza os sobrexuntamentos pechando o interruptor no punto de tensión óptimo, ofrecendo o control máis eficaz sobre os sobrexuntamentos transitórios.

Cada un destes métodos pode utilizarse individualmente ou en combinación para lograr a mitigación desexada de sobrexuntamentos en liñas longas TEA, dependendo das necesidades e restricións específicas do sistema.