Juan Martínez, Seminario Tecnologías para Transformadores de poder y distribución . Santiago 17 de Mayo 2012
Power Systems Protección, Control & Telecomunicaciones Subestaciones © ABB Group May 17, 2012 | Slide 1
Controladores de Voltaje Avanzados ¿Por qué se desarrollan?
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Introducción Control Avanzado Cambiadores TAP ¿Por qué se desarrollan? Los disturbios eléctricos más importantes del mundo han ilustrado la necesidad de los diferentes modos de control de tensión, ya que los requisitos durante condiciones normales de operación y las condiciones anormales, que llevan hacia la inestabilidad, son muy diferentes. Posibilidades de cómo mejorar el control del cambiador de TAP´s con el fin de realizar de manera adecuada también durante condiciones perturbadas. © ABB Group May 17, 2012 | Slide 3
Cambiador de TAP´s ¿Cual es su función? El cambiador de TAP´s cambia el número de vueltas en un número pre-definido de pasos, de tal manera que cambia el voltaje secundario del transformador. Cada paso representa usualmente en el lado de baja sin carga aprox. 0.5 - 1.7%. Un cambiador de TAP´s estándar ofrece entre ± 7 a ± 17 pasos (p.e. 15 a 35 posiciones).
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Cambiador de TAP´s ¿Alta ó Baja Tensión?
Como práctica los TAP usualmente son desarrollados en el lado de alto voltaje (implica baja corriente) con el objetivo de minimizar los requerimientos en los contactos
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Conceptos Movimiento del TAP Hay complejidad de aplicación por que se debe “Cerrar antes de Abrir” como principio. El cambiador deberá romper una corriente a determinado voltaje. Tipicamente el switcheo de tiempo toma sobre 50ms
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Control de Voltaje Tansformador Individual ó Paralelo
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Conceptos Controlador Automático TAP [ATCC] ATCC mantiene el lado de baja tensión en un valor pre-seleccionado, dentro de la banda muerta preajustada. Originalmente el ATCC fué diseñado para compensar las caídas del voltaje por por la caída de tensión en el transformador de potencia debido al flujo de corriente. Load
ATCC ha sido usado desde 1950.
IL
RL
Load
Cambiador Automático de TAP´s Compensación de por caída de línea
XL
UBB
ULC
El control de voltaje se usa para la carga Configuración de práctica puede ser fácil.
Im
UBB
ULC RL I L IL
jX L IL
Re
Arquitectura General Puntos Típicos de Conexión
HV
T1
Entradas CT & VT
ATTC
T2
OC Block
U< U> LDC & CC
LV
UBus mA or BCD
Load
Lectura Pos. TAP Control Com.
COM
RET 670
Paralelo
Cambiador Automático de TAP´s Control General Modo de Control Automático ó Manual de cambiador de TAP Control Manual desde: Local / Sala / Remoto Controlador Automatico de TAP (ATCC) se basa en la medida de voltaje Característica de Tiempo Inverso o Definitivo desde el primer comando y los consecutivos.
Security Range
Auto mode is Blocked
Lower Cmd is Blocked
Ublock
U U Uin Uin
Raise Cmd
Umin
U1
Uset
Lower Cmd
U2
Fast Lower Cmd Raise Cmd is Blocked
Umax
Voltage Magnitude
Cambiador Automático de TAP´s Control Paralelo TAP´s El control individual de un transformador no puede usarse para operación de dos o más transformadores en paralelo. Diferentes estrategias de control es necesitada para mantener el paso de los transformadores:
Método de Reactancia Reversa: Es el método más simple pero de resultados menos óptimos. Método de Maestro – Seguidor: Se usa transformadores similares. Requieren Comunicación.
con
Método de corrientes circulantes: Es el método genérico de aplicación. Requieren Comunicación.
Transformadores en Paralelo Método Corrientes Circulantes Regula el lado de bajo voltaje LV al valor pre-ajustado. Minimiza la corriente circulante, para obtener él óptimo reparto de la carga reactiva entre la operación paralela de los transformadores de acuerdo a sus valores nominales individuales.
I cc_T2 UT2
UT1
Icc_T2
+
+
T2 <=> ZT1
T1
IT1
ZT2
I cc_T1
Icc_T1 I T1
I T2
UB
UB
IL
IL
UL
Load
UL
Load
IT2
Cambiador Automático de TAP´s clásicos Problemas observados durante los últimos 50 años 1.
El flujo activo de potencia de HV a LV es asumido correctamente para operación. Se deben tener consideraciones de medida en caso de potencia activa reversa.
2.
El tiempo de coordinación en cascada ATCC puede ser muy difícil para minimizar el número de operación general de LTC en un sistema de energía y todavía mantener retardo de tiempo aceptable para ATCC instalado en las cercanías de las cargas
3.
Muy ineficiente para controlar la tensión para transformadores de potencia, que interconectan dos redes muy fuertes (por ejemplo entre dos redes de transmisión como autotransformadores 500/220kV)
4.
Aumento de la tensión de alimentación en LV lado del transformador empeora la situación en el otro lado (el flujo de potencia reactiva aumenta de HV a lado de BT del transformador de potencia)
5.
Lado de baja tensión LV de carga se recupera en colapsos en lentos del sistema de potencia
Cambiador Automático de TAP´s Sistemas Avanzados Relion®
Configuración Medida de Voltaje a ambos lados del transformador UHV UHV >
t
UHV >
t
UHV <
t
Detect increased reactive power (i.e. Q) flow through power transformer
Temporary block ATCC for 20s U_rated
Normal Voltage Range Temporary block ATCC for 20s
UHV <
UHV
t
HV capacitor bank switch-in UHV <
t
UHV <
t
UHV <
t
UHV <
t
ATCC set point reduction Block ATCC operation Undervoltage load shedding
REDUCE Uset BLOCK AUTO RAISE
ULV
LOWER
IED
ATCC
Programmable LOGIC by using AND gates, OR gates, TIMERS, etc.
Configuración Implementación Control / Protección + IEC61850
Las protecciones básicas 87T, 87TN, 50/51, 50N/51N, 49T se pueden complementar con la función 90V Adicionalmente, se pueden incorporar mensajes GOOSE entre sistemas para operación en paralelo.
Configuración Medida de Voltaje a ambos lados del transformador
Control para cuatro transformadores 150/66kV con funcionalidad “Hot - Stand By”
Conclusiones Controles Avanzados Cambiador TAP Para coordinación en serie de transformadores de potencia con cambiador de TAP bajo carga pueden mejorarse en desarrollo al mismo tiempo con el esquema ATCC que se comportará mejor en situaciones críticas en sistema de potencia de HV alta tensión (Fenómenos de colapso de tensión) Reducción de operación ATCC en aplicaciones cascada. Control / Protección Integrado Integración en IEC61850 Reduce mantenimiento. Solución Smart Grid
Aplicaciones 2012 PST – Transformadores Desfasadores Troncal Protecciones Eléctricas
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Transformadores Desfasadores Definición Protecciones IEEE
Transformadores Desfasadores 350 MVA x 2 Sistema Troncal 220 kV
Medida de Tiempos MTBF – MTTR – MTR -MTD MTBF: Mean Time Between Failures. MTTR: Mean Time To Repair MTR: Mean Time To Recover. MTD: Mean Down Time.
t0=Detección Anormalidad t0
t1=Inicio Reparación
t2=Sistema Operación
t1
MTTR: Mean Time To Repair MTR: Mean Time To Recover © ABB Group May 17, 2012 | Slide 23
t2
¿Preguntas?
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