Puntos importantes nos estudos de enxeñaría en interruptores e comutadores aíslados a gas de alta tensión (GIS)
Puntos importantes nos estudos de enxeñaría en interruptores e conmutadores aislados a gas (GIS) de alta tensión
Estudos de Enxeñaría en Interruptores e Conmutadores Aislados a Gas (GIS)
Unha vez que o enxeñeiro eléctrico definiu a configuración preliminar do GIS e determinou e especificou os datos do equipo principal, deben realizarse estudios adicionais relacionados coas aspéctos de enxeñaría, así como coa xestión logística da entrega e instalación.
Os estudios de enxeñaría máis cruciais resúmense a continuación:
1. Condicións de Tensión de Recuperación Transitoria (TRV)
O enxeñeiro eléctrico debe especificar que o fabricante realice un estudo TRV. Este estudo ten como obxectivo avaliar a taxa de subida da tensión de recuperación (RRRV) no peor dos casos e a tensión máxima pico a través dos interruptores, tendo en conta a resposta transitoria da rede eléctrica arredor do GIS. Os valores TRV calculados deben compararse coas calificacións TRV garantidas polo informe de proba do interruptor e cos envelopes TRV estándar dispoñibles nas normas da industria.
A TRV experimentada por un interruptor é a tensión entre seus terminais despois da interrupción da corrente. A forma da onda TRV determinase polas características da rede eléctrica arredor do interruptor. Xeralmente, a tensión TRV nun interruptor depende da localización do fallo, a magnitude da corrente de fallo e a configuración de conmutación do equipo de maniobra. Dado que a TRV é un parámetro decisivo para a interrupción de corrente exitosa, os interruptores adoitan ser probados en laboratorio para resistir un TRV estandarizado. Este TRV estandarizado defínese por un envelope de catro parámetros (un envelope de dous parámetros para interruptores clasificados ata 100 kV). O primeiro período presenta unha taxa de subida alta, seguido dun período posterior con unha taxa de subida menor. A pendente do primeiro período do envelope TRV defínese como a taxa de subida da tensión de recuperación (RRRV). Nos casos en que a amplitud da corrente de interrupción de cortocircuito é extremadamente baixa, deben considerarse envelopes de dous parámetros para avaliar a tensión TRV nun interruptor.
Figura 1: Curva TRV en un Interruptor de Alta Tensión
O obxectivo deste estudo é avaliar a RRRV no peor dos casos e a tensión máxima pico a través dos interruptores dentro do GIS, baseándose na resposta transitoria da rede eléctrica arredor do equipo de maniobra.
Para obter máis detalles sobre TRV, pode consultar este artigo.
2. Condicións de Transitorios Mui Rápidos (VFT)
O enxeñeiro eléctrico debe solicitar que o fabricante realice un estudo VFT. Nos interruptores e conmutadores aislados a gas (GIS), poden producirse sobretensiones VFT (Very Fast Transient) con frecuencias de oscilación no rango de MHz durante as operacións de interruptores de sección. Isto débese ao colapso rápido da tensión en poucos nanosegundos e á lonxitude e deseño coaxial do GIS.
Na área preto do interruptor de sección operado, poden xerarse frecuencias superiores a 100 MHz. En ubicacións máis adentro do GIS, poden esperarse frecuencias no rango de varios MHz.
As frecuencias e amplitudes dos VFT determinanse pola lonxitude e deseño do GIS. Debido á natureza de ondas viaxantes deste fenómeno, as tensións e frecuencias varían de unha localización a outra dentro do GIS.
É probable que ocorran amplitudes altas cando se comutan segmentos longos de barras aisladas a gas e cando hai barras derivadas na fonte da sección principal da barra. Se as frecuencias naturais da fonte e do final comutado da barra son similares e a diferenza de tensión a través do interruptor de sección é grande, existirá unha diferenza de tensión significativa durante a apertura do interruptor de sección. Xeralmente, as amplitudes máis altas de VFT atópanse en seccións abertas do GIS.
Figura 2: Exemplo de Forma de Onda VFTO en un GIS de 750 kV
O obxectivo deste estudo é simular as sobretensiones VFT dentro do GIS que se xeran ao energizar segmentos de equipos de maniobra usando interruptores de sección. Ademais, deben calcularse as sobretensiones VFT resultantes das operacións de conmutación de interruptores.
3. Estudos de Coordinación de Aislamento
O enxeñeiro eléctrico debe especificar que o fabricante realice estudos de coordinación de aislamento. Este tipo de estudo é necesario para confirmar a localización e cantidade de pararrayos de tipo metálico encerrado no GIS, que son cruciais para protexer o equipo GIS, calquera circuito de cable subterraneo interconectado e outro equipo a aire aislado.
O estudo de coordinación de aislamento examina as tensiones de sobretensión presentes no interruptor e conmutador aislado a gas, as suas bahías e os cables. Estas tensiones son inducidas por sobretensiones de raio que se acercan á subestación e ás liñas conectadas a ela. Así, para varias configuracións de subestación especificadas, incluíndo a configuración de operación normal, deben simularse as tensiones de sobretensión máximas dentro do GIS e nas bahías, causadas por descargas típicas de raio (como descargas remotas, descargas directas aos conductores e descargas aos últimos postes de liñas aéreas).
O nivel adecuado de coordinación de aislamento debe validarse comparando os niveis de aislamento de cada equipo coas tensiones de sobretensión máxima previstas. Esta comparación debe ter en conta os factores de corrección e seguridade máximos segundo as normas da industria.
4. Cálculos de Clasificación Térmica
O enxeñeiro eléctrico debe solicitar que o fabricante ofrezca cálculos de clasificación térmica para todo o equipo e dispositivos nas vias de corrente principal. Estes cálculos de clasificación térmica deben determinarse de acordo coa metodoloxía de clasificación da instalación do usuario e da Autoridade de Operación do Sistema Regional.
5. Efectos da Ferroresonancia
O enxeñeiro eléctrico debe especificar que se realice un estudo para determinar se existe a posibilidade de ferroresonancia en relación coa conmutación de transformadores de potencial no GIS. O estudo non só debe indicar a gravedad da condición, senón tamén recomendar medidas de mitigación, como o uso de inductores sintonizados.
6. Resistencia e Capacitancia do GIS
O enxeñeiro eléctrico debe solicitar que o fabricante proporcione os valores calculados e medidos de capacitancia e resistencia para cada compoñente no GIS. Isto inclúe, pero non se limita a, embutidos, barras, interruptores e interruptores.
7. Cálculos Sísmicos
O enxeñeiro eléctrico debe solicitar que o fabricante forneza toda a documentación relativa á proba de deseño sísmico (segundo o especificado polo fabricante na documentación do GIS).
8. Compatibilidade Electromagnética
O enxeñeiro eléctrico debe especificar que o fabricante realice estudos sobre blindaxe e procedementos de mitigación para abordar a interferencia co equipo de control, protección, diagnóstico e monitorización.
9. Aspéctos de Enxeñaría Civil
O enxeñeiro debe solicitar que o fabricante forneza documentación para calquera deseño civil especial necesario debido a condicións específicas do sitio para acomodar o GIS.
10. Aterrado e Ligazón
O enxeñeiro eléctrico debe especificar que o fabricante realice estudos de aterrado de acordo coa versión actual do IEEE Standard 80. O fabricante debe asegurar que o aterrado do equipo GIS cumpra co Código Nacional de Seguridade Eléctrica C2 e co IEEE Standard 80.
Todos os estudos deben presentarse en informes formais e remitirse ao usuario no prazo especificado despois de que se outorgue o contrato. Debe fornecerse toda a documentación relevante, incluíndo, pero non limitándose a, cálculos, curvas, suposicións, gráficos e salidas de ordenador, para respaldar as conclusións extraídas.
11. Estudos Logísticos
Figura 2 presenta un exemplo de curva VFTO nun GIS de 750 kV (por favor, refírase a esta publicación).
A Figura 1 representa unha curva de recuperación de tensión transitoria despois da extinción final da corrente nun interruptor de alta tensión.
