Perturbaciones transitorias v1.2

Seminario CIGRE 2012:
“Estado del Arte de la Tecnología en los Sistemas de
Transmisión”.
Perturbaciones en las redes eléctricas
Dispositivos para su reducción
convencionales y actuales
GRID
Consideraciones Previas
Actualmente durante las maniobras normales de explotación de
interruptores de poder (operaciones de cierre y apertura), existen elevados riesgos
de provocar fenómenos transitorios durante la conmutación de tensión y corrientes
fuertes.
Es importante tener en consideración que estos transitorios, si bien se producen en
los circuitos de poder, es posible que estos fenómenos se reflejen también en
circuitos de control y servicios auxiliares, así como en sistemas de baja tensión
circundantes.
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Consideraciones Previas
La energización de bancos de condensadores, reactores shunt, transformadores de
poder y líneas en vacío, pueden causar transitorios graves sobretensiones elevadas o
corrientes de inrush elevadas.
Por otro lado, la desenergización de cargas capacitivas, filtros de armónicas o
reactores en derivación, pueden producir recebados o reencendidos, que resultan en
impulsos de tensión progresivos escarpados.
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Consideraciones Previas
La magnitud de estos fenómenos transitorios dependen, en forma aleatoria, del
punto en la onda donde se produce la apertura y/o cierre de los contactos
principales del interruptor de poder.
Actualmente existen dispositivos convencionales, para reducir estas
anormalidades, como resistencias de pre-inserción, reactores de amortiguación, o
descargadores, a fin de limitar la magnitud y efecto de los transitorios de
conmutación, sin embargo, estos dispositivos son costosos y en algunos casos
resultan ser ineficaces o inseguros.
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Principio de funcionamiento de una cámara
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Principio de funcionamiento de una cámara
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Nociones básicas del arco eléctrico
Condición: Interruptor cerrado
Corriente “i” de forma sinusoidal
U caída de tensión A-B
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Nociones básicas del arco eléctrico
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Nociones básicas del arco eléctrico
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Nociones básicas del arco eléctrico
Condición: Apertura resistiva
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Nociones básicas del arco eléctrico
Condición: Apertura final
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Nociones básicas del arco eléctrico
Cuando el arco se extingue al pasar
por cero se observan 2 fenómenos:
1. La tensión del arco tiende a
alcanzar la tensión restablecida de
la red.
2. La rigidez dieléctrica del medio
entre los electrodos se regenera.
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Nociones básicas del arco eléctrico
El corte sólo será exitoso si:
La velocidad de restablecimiento de la rigidez dieléctrica
(VD) es superior a la velocidad de aumento de la tensión
transitoria de restablecimiento de la red (VATR).
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Nociones básicas del arco eléctrico
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Principio de interrupción
Vt
Vc
Posición CERRADO
Efecto térmico +
compression stage
Vt : Volumen Térmico
Vc : Volumen de Compresión
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Efecto Térmico
Posión Abierto
Cámara de corte
Descripción
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Cámara de corte
Descripción
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Cámara de corte
Descripción
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Cámara de corte
Secuencia:
Cierre
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Cámara de corte
Secuencia:
Apertura
Separación de los contactos
principales
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Cámara de corte
Secuencia:
Apertura
Separación de los contactos de
Arco
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Cámara de corte
Secuencia:
Apertura
Soplado
Extinción del Arco
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Cámara de corte
Secuencia:
Apertura
Posición final
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Secuencia de maniobra
Cierre: Cp < Caux.
Apertura: Cp > Caux.
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Maniobras típicas
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Maniobras típicas
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Maniobras típicas
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Maniobras típicas
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Maniobras típicas
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Maniobras típicas
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Maniobras típicas
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Dispositivos convencionales
¿Sistema de Pre-inserción?
¿Sistema mecánico?
¿Para que se utiliza?
¿Conexión serie o paralelo?
¿Permanente o transitoria?
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Resistencia de Pre-inserción
Las resistencias de Pre-inserción se utilizan para limitar sobré
tensiones en la red, durante operaciones de conmutación.
Las
resistencias de Pre-inserción se utilizan únicamente
durante el cierre y consisten en bloques de resistencias que son
conectados en paralelo con la cámara de interrupción.
Los bloques de resistencias cerraran el circuito
aproximadamente 8-12ms antes de los contactos de arco.
Valor típico es alrededor de 400 Ohms.
Las
resistencias de Pre-inserción se utilizan principalmente
para líneas en vacío, con tensiones de sistema superiores a
362kV.
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Resistencia de Pre-inserción
Circuito Interruptor Abierto
Inserción del resistor
Resistencia de Corto Circuito
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Resistencia de Pre-inserción
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Cámara de corte con resistencia de Pre inserción
Contacto Móvil
Biela Aislante
Acción Gato
Hidráulico
Superficie Superior
Pistón
Acumulador óleo neumático
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Superficie Inferior
Cámara de corte con resistencia de Pre inserción
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Cámara de corte
Descripción
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Ciclo de Operación Resistencia de Pre-inserción
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Resistencia de Pre-inserción
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¿Condensadores?
¿Cuándo se utilizan?
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Condensadores
Capacitores
equipotenciales: Son en ciertas ocasiones
utilizados en interruptores “multi-apertura” (dos o mas cámaras de
ruptura idénticas conectadas en serie) con el fin de distribuir
uniformemente la tensión a través del espacio entre los
contactos.
Capacitores
en paralelo: son utilizados para incrementar la
capacidad de corto circuito de los interruptores. A capacitancia
adicional incrementa el tiempo de demora de la tensión inicial de
recuperación RRRV y por lo tanto tiene impacto principalmente
en la respuesta frente a fallas en líneas cortas.
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Interruptor mando tripolar
Camara del
Interruptor
Columna
aislante
Gabinete de
accionamiento
Mecanismo
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Estructura
Interruptor mando Monopolar
Camara del Interruptor
Soporte de
Columna
Aislante
Estructura
Accionamiento
Mecánico
Gabinete Eléctrico
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Dispositivos actuales
 En general las maniobras de los interruptores se efectúan de
forma aleatoria.
 La instalación de un relé de sincronización permite
predeterminar las maniobras en un punto particular de la
sinusoide.
 Actúa sólo en maniobras de explotación.
Estos dispositivos son de fácil integración.
 Menor inversión y gastos respecto a los sistemas
mecánicos de inserción.
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Dispositivos actuales
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Dispositivos actuales
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Dispositivos actuales
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Dispositivos actuales
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Dispositivos actuales
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Dispositivos actuales
Sistema de Compensación
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Dispositivos actuales
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Dispositivos actuales
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Gracias por la atención
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