Agrupación de interruptores separadores en redes HVDC
Interruptores de desconexión HVDC:
Los interruptores de desconexión HVDC (DS) se utilizan para desconectar varios circuitos en las redes de transmisión HVDC. Por ejemplo, el DS HVDC se aplica a tareas de conmutación como la conmutación de corriente de carga de línea o cable, la conmutación de transferencia de línea o cable sin carga, además de desconectar equipos que incluyen un banco de conversores (válvula de tiristor), un banco de filtros y una línea de tierra. El DS HVDC también se aplica al equipo de conmutación DC para terminar la corriente residual o de fuga a través de un interrumpidor después de eliminar una corriente de falla.
Figura 1: Ejemplo de un diagrama monopolar de interruptor de desconexión HVDC en un sistema HVDC bipolar
La Figura 1 muestra un ejemplo de un diagrama monopolar con el equipo de conmutación relacionado (excepto el interruptor de transferencia de retorno metálico) en el sistema de transmisión HVDC bipolar en Japón. En general, los requisitos para el DS HVDC y ES en el sistema HVDC son similares a los del DS HVAC y ES utilizados en el sistema AC, pero algunos equipos incluyen requisitos adicionales dependiendo de su aplicación. La Tabla 1 presenta las principales tareas de conmutación impuestas a estos DS HVDC (CIGRE JWG A3/B4.34 2017).
Tabla 1: Principales tareas de conmutación del interruptor de desconexión (DS) aplicadas al sistema HVDC bipolar
Grupos de interruptores de desconexión HVDC:
Grupo A: Se requiere que el DS interrumpa la corriente de descarga de línea debido a las cargas residuales de un cable submarino que tiene una capacitancia relativamente grande (aproximadamente 20 μF). El voltaje residual inducido en la línea después de detener el conversor se descarga a tierra a través de un circuito amortiguador en un banco de conversores en ambas C/Ss (Anan C/S y Kihoku C/S). La constante de tiempo de descarga es de aproximadamente 40 s, lo que corresponde a un tiempo de descarga de 3 min. La corriente de descarga se estableció en 0.1 A basada en el valor calculado a partir del voltaje residual de 125 kV y la resistencia del circuito amortiguador en la válvula de tiristor.
Grupo B: El DS se utiliza normalmente para conmutar una línea de transmisión fallida a una línea neutral sana con el fin de usar la línea neutral como una línea de transmisión temporal o permanentemente después de que el sistema se detenga completamente. Esto requiere las mismas especificaciones que el DS del grupo A.
Grupo C: Se requiere que el DS transfiera la corriente nominal de carga desde el DS al interruptor de derivación (BPS) conectado en paralelo con un banco de conversores para reiniciar la unidad del banco. La especificación de la corriente de transferencia es de 2800 A en este proyecto. La Figura 2 ilustra un proceso de transferencia de corriente nominal desde el DS al BPS.
En primer lugar, se detiene la unidad superior del banco de conversores y se opera la unidad inferior. Para operar la unidad superior desde una condición detenida, se abre el DS C1 para luego conmutar la corriente nominal al BPS. Basándose en el análisis con un circuito equivalente del proceso de transferencia de corriente mostrado en la Figura 2 c, los requisitos para el DS del grupo C se dan por un voltaje de 1 V CC a una corriente nominal de 2800 A, donde el voltaje se calculó con la resistencia e inductancia por unidad de longitud correspondiente a la longitud de transferencia de corriente, incluyendo el DC-GIS.
Figura 2: Operación de transferencia de corriente del DS del grupo C. (a) Posición cerrada del DS, (b) Posición abierta del DS, (c) Circuito equivalente del DS
Grupo D: Se requiere que el DS interrumpa la corriente de carga del banco de conversores cuando una unidad del banco de conversores se detiene. Incluso si la válvula de tiristor está detenida, fluye una corriente de ondulación a través de la capacitancia parasitaria del banco de conversores. El resultado analítico muestra que es muy probable que la corriente de ondulación se corte a menos de 1 A, y el voltaje de recuperación debido a la diferencia entre el voltaje DC residual del lado del conversor y el voltaje DC del lado de la línea, que incluye componentes de ondulación, es menor a 70 kV, como se muestra en la Figura 3.
Figura 3: Diferencia de voltaje entre los contactos del DS
Conclusión sobre la agrupación de interruptores de desconexión HVDC:
El rendimiento de conmutación de todos los DS HVDC de los grupos A a D se diseñó basándose en el DS AC, y su rendimiento se confirmó mediante pruebas de fábrica con las condiciones de prueba mostradas en la Tabla 1. No hay diferencias de diseño significativas entre el DS HVAC y el DS HVDC, excepto la distancia de deslizamiento, que es aproximadamente un 20% más larga para aplicaciones HVDC.
Figura 4: DC-DS&ES, DC-CT&VT, DC-MOSA (LA) utilizados para GIS de 500 kV-DC
El equipo de conmutación aislado por gas (DC-GIS) compuesto por varios DS HVDC e interruptores de puesta a tierra (ES) también se aplica en redes HVDC cercanas a la costa. La Figura 4 muestra un ejemplo de DC-GIS que incluye DS DC y ES DC que se instalaron en la estación de conversión en el sistema HVDC bipolar, que se puso en servicio en 2000.
