dU//dt dU /dt PRO PROTECCI PROTECCIÓN TECC TE CCIÓ IÓN ÓN N DE DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCIÓN Curso: Protección Pr otección de Sistemas de Potencia Profesor: HERNAND HERN ANDEZ EZ ZEV ZE VALLO ALLOS, S, Luis F.
TORIBIO MIRANDA, Carlos Alberto Cod: 07190104
I. INTRODUCCION Un
frente de onda transitorios muy alto se caracteriza por valores altos de dU/dt, que son peligrosas para los como transformadores y motores. El
35% de las fallas en equipos de transmisión son causados por las sobretensiones. La
sobrecarga del sistema de aislamiento reduce significativamente la vida útil del equipo y, a menudo conduce a corto circuito interno.
II. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA y
y
y
La demanda creciente para aumentar el nivel de resistencia de los transformadores de distribución en una necesidad para aplicar el diseño no convencional de las bobinas que conduce a mayores costos tanto de diseño y de fabricación de los transformadores. De preocupación especial son los transformadores que trabajan en redes de operadores cuya solicitud de cumplimiento de una norma muy exigente, que requiere hacer pruebas a los transformadores, con un impulso fuerte de frente. La naturaleza de una de chispa, que es un resultado de dispositivo relativamente lento en referencia que la tensión en los terminales del transformador, bajo las condiciones de prueba, llegar a niveles muy superiores a los niveles estándar de BIL para un tipo de transformador dado.
II. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
Por otra parte, el funcionamiento de cualquier interrupción de arco en los dispositivos da como resultado una corriente de corte que produce tipos importantes de cambios actuales dando como resultado una sobretensión significativa de frente pronunciada.
La solución común al problema es aplicar un diseño especial al bobinado con mayor nivel de aislamiento y con elementos adicionales para igualar la distribución de potencia inicial.
III. IMPEDANCIA EN SERIE BASADA EN LA PROTECCIÓN
Una alternativa para un diseño especial del transformador es poner un elemento en serie de filtrado, aguas arriba del equipo protegido. El concepto de la filtro en serie es destinadas a proteger el transformador contra los transitorios muy rápidos relacionados con el cambio de las operaciones. Las pruebas han demostrado que el uso del elemento filtro en serie permite eficazmente eliminar las sobretensiones y oscilaciones de alta frecuencia asociadas con las pre-fallas y fallas durante las operaciones de conmutación. El principio básico de la utilización del elemento en serie es proporcionar una característica de la impedancia adecuada a una frecuencia, de modo que el dispositivo sea transparente a 50/60 Hz.
III. IMPEDANCIA EN SERIE BASADA EN LA PROTECCIÓN
En el artículo presenta una extensión de la aplicación del elemento filtro en serie para proteger los transformadores de distribución contrala los altos picos del frente de onda que surge como resultado de las sobre tensiones. En este caso, la capacidad del capacitos C de fase a tierra (ver fig. 3) es la capacidad equivalente del transformador de fase a tierra.
FIG. 3 Concepto de dispositivo en serie para proteger un transformador de distribución de en contra alto dU/dt
III. IMPEDANCIA EN SERIE BASADA EN LA PROTECCIÓN
El concepto se presenta esquemáticamente en la figura. 4 mostrando una imagen idealizada de una forma de onda de tensión de un impulso de rayo 2MV pico delante del entrehierro. Si el elemento filtro en serie está instalado aguas arriba del dispositivo protegido, su impedancia de alta frecuencia es combinación con la capacitancia fase-tierra del transformador filtro de paso bajo, haciendo más pequeño el dU/dt. Las simulaciones transitorias han demostrado que el inductor en serie es capaz de reducir significativamente la pendiente y la sobretensión de impulso de primer pico.
IV. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN, SELECCIÓN DEL INDUCTOR EN SERIE
El elementó filtro en serie, explicado podría considerarse como una alternativa al diseño especial de bobinado. El elemento filtro en serie forma un filtro pasa bajo cuando se combina con una capacidad propia de un transformador. La respuesta de frecuencia de dicho filtro debe ser optimizada mediante la selección apropiada de los parámetros R y L. La optimización tiene como objetivo de encontrar una solución proporcionando a una reducción de dU/dt sin ningún riesgo de una respuesta oscilatoria y la generación de sobretensión. La capacidad de reducir dU/dt, implica con el hecho de que el sistema no debe crear sobretensiones oscilatorias cuando se someten a las pruebas esto requiere de resistencia adecuada amortiguación del circuito de filtrado. La carga lateral del elemento inductor para las altas frecuencias, representada por un capacitancia de entrada al dispositivo de protección. Esta capacidad puede variar, dependiendo del tipo y tamaño del dispositivo.
IV. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN, SELECCIÓN DEL INDUCTOR EN SERIE
El aumento del valor de la capacitancia aguas abajo del elemento inductor que permite una mayor reducción del dU/dt para la misma impedancia del inductor. Típicamente para transformadores de aceite esta capacidad varía de un sencillo para pocos nF/fase. En el caso de los transformadores secos esta capacidad es mucho menor. Por lo tanto, en algunas aplicaciones es beneficioso aumentar la capacidad aguas abajo del elemento filtro.
Simulación
de la respuesta del inductor - condensador para probar la norma estándar BIL variando los valores de resistencia.
IV. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN, SELECCIÓN DEL INDUCTOR EN SERIE
El impulso estándar 1.2/50 µs BIL se define como una función doble exponencial:
Si el valor de la resistencia es menor que el valor de la resistencia crítica (Rc), los términos periódicos igual a cero y la tensión de salida es una combinación de funciones exponenciales:
Para
los valores de resistencia por encima de Rc, la respuesta contiene los términos oscilatorio y toma la forma:
IV. DISEÑO Y OPTIMIZACIÓN, SELECCIÓN DEL INDUCTOR EN SERIE
El valor de la resistencia crítica R c y la relación que define el valor de la resistencia oscilatoria ROSC El valor DE ROSC siempre mayor que R c .
Naturaleza
del comportamiento de los valores de resistencia diferentes
V.VERIFICACIÓN
EXPERIMENTAL
Durante
la prueba de tensión estaba conectado a uno de los terminales de fase protegidos por el inductor. Los terminales restantes (también está equipado con los inductores) que se conectaron a la cuba del transformador y tierra.
Diagrama unifilar del circuito de la prueba.
V.VERIFICACIÓN
EXPERIMENTAL
.
La comparación de la forma de onda de tensión registrados antes y después de la inductor que indica el nivel alcanzado de dU/dt y la reducción de la sobretensión. Izquierda:
tensión en el inductor de entrada. Derecho: tensión en los terminales del transformador
V.VERIFICACIÓN
Respuesta
EXPERIMENTAL
estándar de la prueba BIL para el transformador: Lado superior: voltaje en el terminal del transformador; Lado inferior: tensión en el estrangulador de entrada.
