Punts importants en els estudis d'enginyeria en aparells de commutació aïllats a gas (GIS) de alta tensió
Punts importants en l'estudi d'enginyeria dels aparells de commutació aïllats a gas (GIS) de alta tensió
Estudis d'enginyeria en aparells de commutació aïllats a gas (GIS)
Un cop l'enginyer elèctric ha definit la configuració preliminar del GIS i ha determinat i especificat les dades dels equips principals, cal dur a terme estudis addicionals relacionats amb els aspectes d'enginyeria, així com la logística de la distribució i instal·lació.
Els estudis d'enginyeria més crucials es resumen a continuació:
1. Condicions de tensió de recuperació transitoria (TRV)
L'enginyer elèctric hauria de preveure que el fabricant realitzi un estudi TRV. Aquest estudi té com a objectiu avaluar la pitjor taxa de creixement de la tensió de recuperació (RRRV) i la tensió màxima pica a través dels interruptors, tenint en compte la resposta transitoria de la xarxa elèctrica que envolta el GIS. Els valors TRV calculats han de comparar-se amb les valoracions TRV garantides pel informe de prova de l'interruptor i amb les envolventes TRV estàndard disponibles en les normes industrials.
La TRV experimentada per un interruptor és la tensió entre els seus terminals després de la interrupció de la corrent. La forma de l'ona TRV es determina per les característiques de la xarxa elèctrica al voltant de l'interruptor. Generalment, l'estrès TRV en un interruptor depèn de la ubicació de l'error, la magnitud de la corrent d'error i la configuració de commutació del quadre de distribució.
Com que la TRV és un paràmetre decisiu per a una interrupció de corrent exitosa, els interruptors solen sotmetre's a proves de tipus en un laboratori per suportar una TRV estandaritzada. Aquesta TRV estandaritzada es defineix per una envolvent de quatre paràmetres (una envolvent de dos paràmetres per als interruptors classificats fins a 100 kV). El primer període presenta una alta taxa de creixement, seguit d'un període posterior amb una taxa de creixement menor. La pendent del primer període de l'envolvent TRV es defineix com la taxa de creixement de la tensió de recuperació (RRRV). En casos on l'amplitud de la corrent d'error de tallament és extremadament baixa, s'han de considerar envolventes de dos paràmetres per avaluar l'estrès TRV en un interruptor.
Figura 1: Corba TRV en un interruptor de circuit de alta tensió
L'objectiu d'aquest estudi és avaluar la pitjor RRRV i la tensió màxima pica a través dels interruptors dins del GIS, basant-se en la resposta transitoria de la xarxa elèctrica que envolta el quadre de distribució.
Per a més detalls sobre la TRV, podeu consultar aquest article.
2. Condicions de transients molt ràpids (VFT)
L'enginyer elèctric ha de requerir que el fabricant realitzi un estudi VFT. En els aparells de commutació aïllats a gas (GIS), poden produir-se sobretensions VFT amb freqüències d'oscil·lació en el rang de MHz durant les operacions d'interruptors de desconexió. Això es deu a la col·lapsada ràpida de la tensió en poques nanosegones i la longitud i disseny coaxial del GIS.
En l'àrea propera a l'interruptor de desconexió operat, es poden generar freqüències superiors a 100 MHz. En localitzacions més interiors del GIS, es poden anticipar freqüències en el rang de diversos MHz.
Les freqüències i amplituds del VFT es determinen per la longitud i el disseny del GIS. Degut a la naturalesa d'ona de propagació d'aquest fenomen, les tensions i freqüències varien d'un lloc a un altre dins del GIS.
Es produeixen amplituds altes quan es comuta segments llargs de barras aïllades a gas i quan hi ha barras derivades a l'origen de la secció principal de la barra. Si les freqüències naturals de l'origen i la fi de la barra comutada són similars i la diferència de tensió a través de l'interruptor de desconexió és gran, hi haurà una diferència de tensió significativa durant l'obertura de l'interruptor de desconexió. Generalment, les amplituds més altes del VFT es troben en seccions obertes del GIS.
Figura 2: Exemple de forma d'ona VFTO en un GIS de 750 kV
L'objectiu d'aquest estudi és simular les sobretensions VFT dins del GIS que es generen quan s'energetitzen segments de quadres de distribució utilitzant interruptors de desconexió. Addicionalment, s'han de calcular les sobretensions VFT resultants de les operacions de commutació d'interruptors de circuit.
3. Estudis de coordinació d'aïllament
L'enginyer elèctric ha de preveure que el fabricant realitzi estudis de coordinació d'aïllament. Un així estudi és necessari per confirmar la ubicació i quantitat de parafulles de sobretensió de tipus metàl·lic tancat del GIS, que són crucials per protegir l'equip del GIS, qualsevol circuits de cables enterrats interconnectats i altres equips aïllats a l'aire.
L'estudi de coordinació d'aïllament examina els estrèssos de sobretensió presents en el GIS, les seves baiyes i els cables. Aquests estrèssos són induïts per impulsos de llamps que s'aproximen a la subestació i les línies connectades a aquesta. Per tant, per diverses configuracions especificades de subestacions, inclosa la configuració d'operació normal, s'han de simular les tensions màximes dins del GIS i a les baiyes causades per cops de llamp típics (com cops remots, cops directes a conductors i cops a les últimes torres de línies aèries).
El nivell adequat de coordinació d'aïllament s'ha de validar comparant els nivells d'aïllament dels equips individuals amb els estrèssos de sobretensió màxims previstos. Aquesta comparació hauria de considerar els factors de correcció i seguretat màxims segons les normes industrials.
4. Càlculs de cota tèrmica
L'enginyer elèctric hauria de requerir que el fabricant ofereixi càlculs de cota tèrmica per tots els equips i dispositius en les rutes de corrent principals. Aquests càlculs de cota tèrmica han de determinar-se d'acord amb la metodologia de cota de la instal·lació de l'usuari i l'autoritat d'operació del sistema regional.
5. Efectes de la ferroresonància
L'enginyer elèctric ha de especificar que s'hi realitzi un estudi per assegurar-se si hi ha possibilitat de que es produeixi ferroresonància en relació amb la commutació en servei i fora de servei de transformadors de tensió en el GIS. L'estudi no només hauria d'indicar la severitat de la condició, sinó també recomanar mesures de mitigació, com l'ús d'inductors afegits.
6. Resistència i capacitance del GIS
L'enginyer elèctric hauria de demanar que el fabricant proporcioni els valors de capacitance i resistència calculats i mesurats per a cada component del GIS. Això inclou, però no es limita a, embornals, barras, commutadors i interruptors de circuit.
7. Càlculs sísmics
L'enginyer elèctric hauria de requerir que el fabricant proporcioni tota la documentació relativa a les proves de disseny sísmic (tal com es especifica pel fabricant en la documentació del GIS).
8. Compatibilitat electromagnètica
L'enginyer elèctric hauria de especificar que el fabricant realitzi estudis de blindatge i procediments de mitigació per abordar la interferència amb l'equip de control, protecció, diagnòstic i monitorització.
9. Aspectes d'enginyeria civil
L'enginyer hauria de sol·licitar que el fabricant proporcioni documentació per a qualsevol dissenys civils especials necessaris per acondicionar el GIS en funció de les condicions específiques del lloc.
10. Connexió a terra i enllaç
L'enginyer elèctric hauria de especificar que el fabricant realitzi estudis de connexió a terra d'acord amb la versió actual de la norma IEEE Standard 80. El fabricant ha de garantir que la connexió a terra de l'equip GIS compleix amb el Codi Nacional de Seguretat Elèctrica C2 i la norma IEEE Standard 80.
Tots els estudis han de presentar-se en informes formals i enviar-se a l'usuari dins del termini especificat després de l'adjudicació del contracte. S'ha de proporcionar tota la documentació rellevant, inclosos però no limitats a càlculs, corbes, supòsits, gràfics i sortides d'ordinador, per suportar les conclusions extretes.
11. Estudis logístics
La Figura 2 presenta un exemple de corba VFTO en un GIS de 750 kV (si us plau, referiu-vos a aquest post).
La Figura 1 representa una corba de recuperació de tensió transitoria després de l'extinció final de la corrent en un interruptor de circuit de alta tensió.
