miércoles, 1 de marzo de 2023 · 0 min read
Pruebas de interruptores de alta tensión con sincronizador
Los disyuntores son un componente importante y crítico de los sistemas de suministro de energía. Previenen daños a los componentes y al cableado del sistema cuando la corriente en el circuito eléctrico supera los límites de diseño. El operador del sistema de transmisión italiano Terna S.p.A. deseaba comprobar la función de conmutación de un antiguo disyuntor síncrono de alta tensión. Los sistemas de adquisición de datos de Dewesoft y el software Power Analysis hicieron el trabajo.
Terna S.p.A. es un operador de sistemas de transmisión electrica (TSO) con sede en Roma, Italia. Opera a través de Terna Rete Italia, que gestiona la red de transmisión de alta tensión italiana. Una red de 74.669 Km de líneas con 888 subestaciones eléctricas y 4 centros de control que gestionan 320.000 millones de kWh al año.
El Sincronizador
Los disyuntores son dispositivos de conmutación mecánicos capaces de generar, transportar e interrumpir la corriente de nuestra red en condiciones normales y anormales. Durante condiciones anormales, como cuando un rayo cae sobre una torre de transmisión, los interruptores automáticos aíslan los componentes defectuosos del sistema para evitar daños adicionales. Idealmente, en condiciones cerradas, un disyuntor debería funcionar como un conductor perfecto para garantizar un flujo de corriente óptimo.
Un sincronizador es ampliamente utilizado en interruptores automáticos de alta tensión (HV) para evitar que el contacto se abra o cierre cuando el flujo de corriente es alto. Abrir un flujo de corriente alto provocaría arcos eléctricos y reduciría la vida útil de los contactos.
El sincronizador, conociendo los retrasos del actuador, observa la temporización de la onda sinusoidal y da un comando al interruptor en un instante mágico, calculado para tener una corriente instantánea nula cuando el contacto se mueva.
Se realiza la misma operación en las tres fases, con diferente temporización ya que las tres ondas sinusoidales se desplazan 120 grados.
Un instalador nuevo está calibrado para funcionar perfectamente y preservar los contactos durante las operaciones, pero desafortunadamente, durante años sucede que el tiempo de apertura/cierre de los contactos varía y resulta en una actuación en el momento equivocado.
Propósito de la Prueba
El propósito de esta prueba funcional fue analizar un interruptor de circuito AT síncrono más antiguo para verificar posibles desviaciones de la configuración inicial.
El Equipo de Medición Utilizado
Módulo de adquisición y acondicionamiento de señales SIRIUS, modelo SIRIUSi-HS 4xHV, 4xLV
Tres pinzas amperimétricas de CA Dewesoft modelo DS-CLAMP-15AC
El módulo integra funciones de acondicionamiento de señal, como selección de acoplamiento AC o DC, ganancias programables, compensación de offset (derivada de transductores), filtros LP programables, excitación de sondas de corriente, y mucho más, incluyendo auto-reconocimiento de la corriente de las sondas y sensibilidad a usar.
Entre las diversas características, destaca el aislamiento galvánico a 1600V canal a canal y canal a tierra (GND).is noteworthy.
Conexión del Instrumento al Sistema
Las tres tensiones se conectaron en los secundarios de los transformadores de tensión con una relación de conversión de 1:3800, mientras que las tres corrientes se interceptaron aguas abajo de los TC con una relación de conversión de 1:800.
The two command signals (opening and closing) sent by the synchronizer to the switch were also connected, signals at 110Vdc.También se conectaron las dos señales de mando (apertura y cierre) enviadas por el sincronizador al interruptor, señales a 110Vdc.
Ejecución de la Prueba
Una prueba típica de cierre de interruptor automático se puede dividir en tres momentos distintos: la energización de las barras colectoras de AT, el cierre del interruptor automático sin carga y la entrega con carga.
Energización de las Barras de Alta Tensión
La energización de las barras de alto voltaje se mide por una secuencia de descargas de alta frecuencia con historial en el tiempo.
The energization of the high-voltage bars is measured by a sequence of high-frequency discharges with time history.
Cerrando el Interruptor
Análisis de Horarios de Cierre
La ejecución de la prueba de cierre del interruptor muestra la señal de mando que sube a 117V en un instante determinado.
A partir de la tendencia de las señales actuales, podemos medir el retraso de activación igual a 163ms.
El detalle de las señales de corriente en el instante de cierre pone de manifiesto una tendencia muy nerviosa, probablemente por el disparo de descargas con picos de corriente de hasta 900A.
La ausencia de carga aguas abajo del interruptor es probablemente la causa de las importantes distorsiones de las señales de corriente tras el cierre.
Análisis del Comportamiento del Sincronizador
Un análisis detallado del instante de maniobra del interruptor destaca que el cierre de las tres fases no se produce a intervalos regulares y en instantes incorrectos.
El análisis muestra que la fase 12 (roja) se cierra cuando la tensión instantánea V12 es de unos 24 kV, seguida de la fase 4 (después de 4,33 ms) cuando la tensión instantánea V4 es de unos 234 kV y, por último, la fase 8 (después de 1,89 ms ) cuando la tensión instantánea V8 es -250 kV.
Este comportamiento provoca arcos eléctricos, que se muestran claramente como picos en el gráfico de corrientes anterior.
Retorno de Carga
Análisis Fasorial
Un análisis fasorial destaca los desajustes y desequilibrios en las tres fases.
La siguiente figura muestra la evolución de las tensiones y corrientes de los primeros armónicos (h = 1, f = 50,011 Hz) con el interruptor cerrado y sin carga.
Análisis de Armónicos
Mientras que un análisis armónico destaca la presencia de distorsiones importantes, que contribuyeron a la consecución de FP 0,534
Otro
El módulo de energía DewesoftX calcula muchos otros parámetros, la pantalla de análisis de energía estándar y personalizable se muestra a continuación.
Conclusión
Tras las pruebas realizadas, es evidente que el sincronizador bajo prueba no funciona correctamente; el cierre de los contactos no se produce en el momento adecuado provocando descargas importantes con corrientes de hasta 900A.
Además, el cierre de los tres contactos no se produce a intervalos regulares, el intervalo de cierre entre la fase 12 y la 4 es de 4,33 ms mientras que entre la fase 4 y la 8 el intervalo es de 1,89 ms, claro síntoma de mal funcionamiento en caso de estado estacionario periódico en tres fases.
El análisis de fenómenos con los sistemas de adquisición de datos de Dewesoft permite una fácil verificación de la corrección de la operación. Es posible automatizar esta verificación con secuencias integradas en DewesoftX que guían al operador en el campo que no necesariamente tiene que ser competente en la tecnología utilizada.
Una verificación periódica de los sincronizadores es fácil y suficiente para identificar aquellos con problemas de envejecimiento que requieren algún mantenimiento para volver a funcionar normalmente. Los sincronizadores que funcionan correctamente son importantes para preservar los costosos contactos de los interruptores automáticos de alta tensión.
