CHAPTER 2 Aims and Objectives
2.3 Study Sites Sri Lanka
2.4.2 Cross case-study methodology 1 Conceptual framework
Generalmente los datos característicos de placa de un interruptor incluyen los datos referentes al TRV, los que dependen del nivel de voltaje nominal para su clasificación y la aplicación según cada norma.
Entre los parámetros que generalmente encontramos en sus datos de placa tenemos:
- Pico de voltaje transitorio de recuperación (Transient Recovery Voltage Peak) [kV]
- Tiempo al pico del voltaje transitorio de recuperación (Time to Crest of Transient Recovery Voltage) [µs]
En algunos tipos de interruptor también se hace referencia a la Tasa de crecimiento del voltaje transitorio de recuperación (Rate of Rase of Recovery Voltage) (RRRV) [kV/µs] que se describe más adelante. [2][3][5]
Para referencia y ejemplo en el ANEXO B se puede revisar los datos de placa del interruptor instalado en el banco de capacitores de la S/E Las Esclusas 138 kV.
2.1.4.1. Factor de primer polo o FPTC
Este factor determina la relación entre el voltaje a través del primer polo despejado
(Va) y el voltaje de fase del sistema sin distorsiones (Vf), debido a que al operar un
interruptor uno de sus polos opera primero en el cruce inmediato de la corriente por
cero después de recibida la orden de apertura. Representado también como kpp,
varía dependiendo de la conexión del neutro (sólidamente puesto a tierra o flotante) y se lo calcula de la siguiente manera:
(
)
a 2 0 f 1 2 0 2 0 V Z Z FPTC 3 V Z Z Z Z Z ⋅ = = + + ⋅ (2.1) Donde:Z0,1,2 = Impedancias de secuencia cero, positiva y negativa respectivamente.
El accionamiento independiente de cada fase del interruptor es de aquellos de mando monopolar que se controlan mediante relés de mando sincronizado y que operan en el cruce inmediato de la corriente por cero después de recibida la orden, mientras que, los interruptores con accionamiento simultáneo de las fases son los de mando tripolar.
Cuando se trata de un sistema puesto a tierra, en el que el neutro de la conexión Y
del transformador es una impedancia compleja Zn =Rn + j Xn, si la falla está
relativamente lejos de los generadores de alimentación, las impedancias positivas
y negativas son iguales X1 = X2 = X, mientras que para la secuencia cero la
impedancia se convierte en Z0 = j X0 +3 Zn, que al reemplazar en la ecuación (2.1)
se obtiene:
(
)
(
)
n 0 n n 0 n 3R j X 3 X FPTC 3 j X 2 3R j X 3 X + + = ª º + ¬ + + ¼ (2.2)En el caso de neutro flotante (no puesto a tierra), el valor de la impedancia Zn = ∞
por lo que FPTC=1.5 y por el contrario, en sistemas sólidamente puestos a tierra
n
0 0 3 X FPTC X 2 X = + (2.3) 2.1.4.2. Pico del TRV
El valor pico del TRV permite determinar su severidad, y es el punto máximo inicial del mismo, el cual tiene una estrecha relación con la tasa de crecimiento del voltaje de recuperación como se puede apreciar en la figura 2.7.
Debido a que no existe una forma específica de onda del TRV, esta puede presentar más de un pico por lo que la importancia incide en el pico máximo. [1][6]
2.1.4.3. Tasa de crecimiento del Voltaje Transitorio de Recuperación RRRV
La Tasa de Crecimiento del Voltaje de Recuperación (Rate of Rise of the Recovery Voltaje - RRRV) o TCRV, es un parámetro que representa la variación del TRV en el tiempo y que también define la severidad del TRV en el interruptor desde el punto de vista de conmutación.
Corresponde a la derivada de la curva del TRV con respecto al tiempo y calculada respecto al origen, por lo tanto, los valores alcanzados por el TRV no deben ser mayores a la soportabilidad dieléctrica del medio de extinción para evitar una ruptura del dieléctrico. [1]
Los circuitos en los que ocurren las más altas tasas de crecimiento, son aquellos que tienen altas frecuencias naturales y aquellos en los que se despejan fallas de línea corta dependiendo del tiempo en el ciclo de voltaje al cual opera el interruptor. En la figura 2.7 se muestran las TCRV, siendo la de mayor importancia para cálculos la Tasa media de crecimiento al pico máximo del TRV.
i. Pico máximo del TRV y Tasa media de crecimiento de cero al pico máximo del TRV. ii. Primer pico del TRV y Tasa media de
crecimiento de cero al primer pico del TRV. iii. Tasa máxima de crecimiento, expresada como
la tangente de la curva del TRV que pasa por el origen.
iv. Máximo valor instantáneo del TRV.
Figura 2.7 Tasa de Crecimiento del Voltaje Transitorio de Recuperación (RRRV o TCRV) [1]
La sensibilidad a la RRRV presentada en (i) y (ii) es mayor en los interruptores en aceite, mientras que, en los interruptores en aire comprimido y en SF6 es mayor a las presentadas en (iii) y (iv), respectivamente. [5]
El periodo en el que existe riesgo de reignición del arco eléctrico por la tasa de crecimiento del TRV es aquel inmediatamente después de la extinción del mismo.
La observación de la TCRV o RRRV se da en los instantes iniciales, máximo hasta la ocurrencia del primer pico máximo del TRV, en tiempos del orden de 100 µs. Los valores de la RRRV en los instantes subsecuentes son menores que los anteriores, y por tanto, ya no exigen al interruptor de manera tan severa.
Para el cálculo de la RRRV es necesario únicamente el conocimiento de la evolución del TRV en instantes iníciales, cuyos valores son conservativos ya que no consideran las capacitancias parásitas de los circuitos existentes de cada lado del interruptor, adicionalmente conocer sus valores es útil para determinar la severidad de la onda del TRV.
De manera general según la ubicación de la falla, la falla terminal es más severa para el valor pico del TRV, mientras que la falla de línea corta es más severa para el valor de la RRRV.