PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DE VALPARAÍS VALPARAÍSO O FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
CURSO EIE 467-01 FENÓMENOS TRANSITORIOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Profesor : Carlos Rojas Agüero
CAPÍTULO 3.1.1 ENERGIZACIÓN DE LÍNEAS EJEMPLO 1 Res esu umen Pro roy yec ecto to Sumi min nis istr tro o Elé léct ctri rico co Enap Ref efiiner eríías Aco con nca cag gua
Novi viem emb bre2010 2005 20 05 Marzo
Sobretensiones de Maniobra
Ejemplo 1 Energización de una Línea de Transmisión
Res esu umen Pro roy yec ecto to Sumi min nis istr tro o Elé léct ctri rico co Enap Ref efiiner erííde asPotencia Aco con nca cag guaCarlos Rojas AgüeroN Noviembre ovi viem emb Marzo bre2010 2006 2005 2005 20 05 EIE 467-01 Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos Marzo
Sobretensiones de Maniobra Objetivos • Analizar los sobrevoltajes producidos durante el cierre de interruptores en las líneas de transmisión. • Analizar el efecto que produce el instante de cierre de los interruptores al re-energizar líneas de transmisión. • Analizar el efecto que produce el uso de resistencias de preinserción al energizar líneas de transmisión. • Analizar el efecto que produce la discordancia de polos al energizar líneas de transmisión.
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Aspectos Conceptuales • Al desconectar una línea de transmisión, se presentará una “carga residual (carga atrapada) que proviene de la capacitancia de la línea. • Si esta carga no es “drenada” por un reactor o transformador, permanecerá en la línea por bastante tiempo. • Si en estas condiciones, la línea es conectada nuevamente (recierre) y los polos del interruptor cierran cuando la tensión en la línea tiene polaridad opuesta a la tensión de la línea cargada, entonces se producirá un sobrevoltaje que puede llegar a ser de hasta 5,0 pu. Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Aspectos Conceptuales (cont.) • El tiempo de descarga de la línea puede ser modificado, colocando una resistencia de apertura en el interruptor o mediante la instalación de reactores en la línea.
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Interruptor con resistencias de inserción
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Factores que influyen en las Maniobras de Líneas de Transmisión • • • • • • • • • •
Potencia de cortocircuito de la barra de alimentación. Punto de la onda de tensión en que el interruptor es cerrado. Grado de compensación de la línea de transmisión. Longitud de la línea de transmisión. Pérdidas en el conductor (amortiguamiento). Puesta a tierra del sistema. Tensión de pre-maniobra. Valor de la resistencia de pre-inserción. Discrepancia de polos del interruptor. Valor de la carga residual de la línea (carga atrapada).
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Efecto del Tiempo de Recierre del Interruptor
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Caso de Análisis Efecto del Tiempo de Recierre del Interruptor 52 − 1
52 − 2 l = 100 ( km) R = 400 (Ω)
R+ = 0, 025 (Ω / km )
Ro = 0,320 (Ω / km )
132 ( kV )
X + = 0,910 (mH / km)
X o = 3, 200 (mH / km )
50 ( Hz )
C+ = 0, 015 (µ F / km)
Co = 0, 008 (µ F / km )
• Interruptor 52-1 conecta la línea en t = 0,02 seg. • Interruptor 52-1 desconecta la línea en t = 0,06 seg. • Interruptor 52-1 reconecta la línea para diferentes valores de t. Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Caso Nº 1 de Análisis
• Se conecta la línea en t = 0,02 seg. • Se desconecta la línea en t = 0,06 seg. • Se reconecta la línea en t = 0,1 seg.
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
400
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
200 [kV] 150
[kV] 300
100
200
50 100 0 0 -50 -100
-100
-200 -300 0.00
-150
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2A
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
-200 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2B
v :VA
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VB
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor Linea
350.0 [kV] 262.5 175.0
Voltaje Fases A, B y C en el Lado Receptor de la Línea
87.5 0.0 -87.5 -175.0 -262.5 -350.0 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2C
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VC
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Caso Nº 2 de Análisis
• Se conecta la línea en t = 0,02 seg. • Se desconecta la línea en t = 0,06 seg. • Se reconecta la línea en t = 0,11 seg.
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
150
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
200 [kV] 150
[kV] 100
100 50
50 0
0
-50 -50 -100 -100
-150
-150 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2A
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
-200 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2B
v :VA
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VB
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor L inea
250.0 [kV] 187.5 125.0
Voltaje Fases A, B y C en el Lado Receptor de la Línea
62.5 0.0 -62.5 -125.0 -187.5 -250.0 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2C
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VC
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 1 y Caso Nº 2 Fase A – Lado Carga Línea Recierre en t = 0,10 (seg)
Recierre en t = 0,11 (seg)
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
400
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
150
[kV]
[kV]
300
100
200 50 100 0 0 -50
-100
-100
-200 -300 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2A
0.15 v :VA
0.20
0.25
[s ]
0.30
-150 0.00
0. 05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2A
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VA
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 1 y Caso Nº 2 Fase B – Lado Carga Línea Recierre en t = 0,10 (seg)
Recierre en t = 0,11 (seg)
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
200 [kV] 150
200 [kV] 150
100
100
50
50
0
0
-50
-50
-100
-100
-150
-150
-200 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2B
0.15 v :VB
0.20
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
0.25
[s ]
0.30
-200 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2B
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VB
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 1 y Caso Nº 2 Fase C – Lado Carga Línea Recierre en t = 0,10 (seg)
Recierre en t = 0,11 (seg)
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor Linea
350.0 [kV] 262.5 175.0
125.0
87.5
62.5
0. 0
0. 0
-87.5
-62.5
-175.0
-125.0
-262.5
-187.5
-350.0 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2C
0.15 v :VC
0.20
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor Linea
250.0 [kV] 187.5
0.25
[s ]
0.30
-250.0 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2C
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VC
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Efecto del Uso de Resistencias de Pre-inserción
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Caso de Análisis Efecto del uso de resistencias de pre-inserción 52 − 1
52 − 2 l = 100 ( km) R = 400 (Ω)
R+ = 0, 025 (Ω / km )
Ro = 0,320 (Ω / km )
132 ( kV )
X + = 0,910 (mH / km)
X o = 3, 200 (mH / km )
50 ( Hz )
C+ = 0, 015 (µ F / km)
Co = 0, 008 (µ F / km )
• Interruptor 52-1 conecta la línea en t = 0,02 seg. • Interruptor 52-1 desconecta la línea en t = 0,06 seg. • Interruptor 52-2 reconecta la línea con resistencias de pre-inserción. Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Caso Nº 3 de Análisis
• Se conecta la línea en t = 0,02 seg. • Se desconecta la línea en t = 0,06 seg. • Se reconecta la línea en t = 0,10 seg., usando resistencias de inserción de 400 Ohms.
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
150
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
200 [kV] 150
[kV] 100
100 50 50 0
0 -50
-50
-100 -100 -150 -150 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2A
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VA
-200 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2B
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VB
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor Linea
250.0 [kV] 187.5 125.0
Voltaje Fases A, B y C en el Lado Receptor de la Línea
62.5 0.0 -62.5 -125.0 -187.5 -250.0 0.00
0.05
0.10
(file TrappedCharge.pl4; x-v ar t) v :V2C
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VC
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 1 y Caso Nº 3 Fase A – Lado Carga Línea Recierre sin Resistencia
Recierre con R = 400 Ohms
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
400
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase A - Lado Receptor Linea
150
[kV]
[kV]
300
100
200 50 100 0 0 -50 -100 -100
-200 -300 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2A
0.15 v :VA
0.20
0.25
[s ]
0.30
-150 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2A
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VA
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 1 y Caso Nº 3 Fase B – Lado Carga Línea Recierre sin Resistencia
Recierre con R = 400 Ohms
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
200 [kV] 150
200 [kV] 150
100
100
50
50
0
0
-50
-50
-100
-100
-150
-150
-200 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2B
0.15 v :VB
0.20
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase B - Lado Receptor Linea
0.25
[s ]
0.30
-200 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2B
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VB
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 1 y Caso Nº 3 Fase C – Lado Carga Línea Recierre sin Resistencia
Recierre con R = 400 Ohms
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor Linea
350.0 [kV] 262.5
250.0 [kV] 187.5
175.0
125.0
87.5
62.5
0.0
0. 0
-87.5
-62.5
-175.0
-125.0
-262.5
-187.5
-350.0 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2C
0.15 v :VC
0.20
Recierre de Lineas de Transmision Tension Fase C - Lado Receptor Linea
0.25
[s ]
0.30
-250.0 0.00
0.05
0.10
(f ile TrappedCharge.pl4; x -v ar t) v :V2C
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
v :VC
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra
Efecto de la Discrepancia de Polos del Interruptor
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Caso de Análisis Efecto de la discrepancia de polos del inerruptor 52 − 1
52 − 2 l = 100 ( km) R = 400 (Ω)
R+ = 0, 025 (Ω / km )
Ro = 0,320 (Ω / km )
132 ( kV )
X + = 0,910 (mH / km)
X o = 3, 200 (mH / km )
50 ( Hz )
C+ = 0, 015 (µ F / km)
Co = 0, 008 (µ F / km )
• Interruptor 52-1 conecta la línea en t = 0,02 seg. sin considerar discrepancia de polos del interruptor. • Interruptor 52-1 conecta la línea en t = 0,02 seg. considerando discrepancia de polos en el interruptor. Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Caso Nº 4 de Análisis • Se conecta la línea en t = 0,02 seg., sin considerar discrepancia de polos al cierre del interruptor. Caso Nº 5 de Análisis • Se conecta la línea, considenado una discrepancia de polos de +/- 2 mseg., según la siguiente distribución: -
Polo A del interruptor cierra en t = 0,018 seg. Polo B del interruptor cierra en t = 0,022 seg. Polo C del interruptor cierra en t = 0,020 seg.
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 4 y Caso Nº 5 Fase A – Lado Carga Línea Sin Discordancia de Polos
Con Discordancia de Polos
Conexión de Líneas de Tran smisión Tensión Fase A - Lado Receptor Línea
150 [kV]
[kV]
100
200
50
100
0
0
-50
-100
-100
-200
-150 0.00
0.05
0. 10
(file carga_atrapada_1.pl4; x-v ar t) v :V2A
0.15
0.20
Conexión de Líneas de Tran smisión Tensión Fase A - Lado Receptor Línea
300
0.25
[s ]
0.30
-300 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
(file carga_atrapada_2.pl4; x-v ar t) v :V2A
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 4 y Caso Nº 5 Fase B – Lado Carga Línea Sin Discordancia de Polos
Con Discordancia de Polos
Conexión de Líneas de Tran smisión Tensión Fase B - Lado Receptor Línea
200 [kV] 150
Conexión de Líneas de Tran smisión Tensión Fase B - Lado Receptor Línea
300 [kV] 200
100 100 50 0
0 -50
-100 -100 -200 -150 -200 0.00
0.05
0.10
(f ile carga_atrapada_1.pl4; x-v ar t) v :V2B
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
-300 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
(f ile carga_atrapada_2.pl4; x-v ar t) v :V2B
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010
Sobretensiones de Maniobra Comparación Caso Nº 4 y Caso Nº 5 Fase C – Lado Carga Línea Sin Discordancia de Polos
Con Discordancia de Polos
Conexión de Líneas de Transmisión Tensión Fase C - Lado Receptor Línea
250.0 [kV] 187.5 125.0
125.0
62.5
62.5
0.0
0. 0
-62.5
-62.5
-125.0
-125.0
-187.5
-187.5
-250.0 0.00
0.05
0.10
(f ile carga_atrapada_1.pl4; x-v ar t) v :V2C
0.15
0.20
Conexión de Líneas de Transmisión Tensión Fase C - Lado Receptor Línea
250.0 [kV] 187.5
0.25
[s ]
0.30
-250.0 0. 00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
[s ]
0.30
(f ile carga_atrapada_2.pl4; x-v ar t) v :V2C
Resumen Suministro Eléctrico Enap Refinerías AconcaguaCarlos Rojas AgüeroNoviembre Marzo 2006 2005 2005 EIE 467-01 Proyecto Fenómenos Transitorios en Sistemas Eléctricos de Potencia Marzo 2010