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Power SystemsProtección, Control & Telecomunicaciones Subestaciones
Juan Martínez, Seminario Tecnologías para Transformadores de poder y distribución . Santiago 17 de Mayo 2012
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Controladores de VoltajeAvanzados¿Por qué se desarrollan?
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Los disturbios eléctricos másimportantes del mundo hanilustrado la necesidad de losdiferentes modos de control detensión, ya que los requisitosdurante condiciones normalesde operación y las condicionesanormales, que llevan hacia lainestabilidad, son muydiferentes.
Posibilidades de cómo mejorarel control del cambiador deTAP´s con el fin de realizar demanera adecuada tambiéndurante condicionesperturbadas.
Introducción Control Avanzado Cambiadores TAP¿Por qué se desarrollan?
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Cambiador de TAP´s¿Cual es su función?
El cambiador de TAP´s cambiael número de vueltas en unnúmero pre-definido de pasos,de tal manera que cambia elvoltaje secundario deltransformador.
Cada paso representausualmente en el lado de bajasin carga aprox. 0.5 - 1.7%.
Un cambiador de TAP´sestándar ofrece entre ± 7 a ± 17pasos (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 altovoltaje (implica baja corriente) con el objetivo de minimizar losrequerimientos en los contactos
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ConceptosMovimiento del TAP
Hay complejidad de aplicación por que se debe “Cerrar antes de Abrir” como principio.
El cambiador deberáromper una corriente a determinado voltaje.
Tipicamente el switcheode tiempo toma sobre50ms
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Control de VoltajeTansformador Individual ó Paralelo
ConceptosControlador Automático TAP [ATCC]
ATCC mantiene el lado debaja tensión en un valorpre-seleccionado, dentro dela banda muerta pre-ajustada.
Originalmente el ATCC fuédiseñado para compensarlas caídas del voltaje porpor la caída de tensión enel transformador depotencia debido al flujo decorriente.
ATCC ha sido usado desde1950.
Load
Cambiador Automático de TAP´sCompensación de por caída de línea
El control de voltaje se usa para la carga
Configuración de práctica puede ser fácil.
UBB
ULC
IL
jXL IL
RLIL
Re
Im
UBB
RL XL
ULC
IL
Load
Arquitectura GeneralPuntos Típicos de Conexión
RET 670
Load
ATTC
mA or BCD
COM
OC Block
U<
U>
LDC & CC
Lectura Pos.
TAPControl Com.
Paralelo
LVE
ntra
das
CT
& V
TUBus
HV
T2T1
Cambiador Automático de TAP´sControl 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 medidade voltaje
Característica de Tiempo Inverso o Definitivo desde el primer comando y los consecutivos.
Voltage MagnitudeUmaxU2UsetU1UminUblock
Raise CmdLower Cmdis Blocked
Auto modeis Blocked
Security Range
Lower Cmd Fast Lower CmdRaise Cmd is Blocked
U UUin Uin
Cambiador Automático de TAP´sControl Paralelo TAP´s
El control individual de un transformador no puede usarse paraoperación de dos o más transformadores en paralelo.
Diferentes estrategias de control es necesitada para mantenerel paso de los transformadores:
Método de Reactancia Reversa: Es el método más simplepero de resultados menos óptimos.
Método de Maestro – Seguidor: Se usa contransformadores similares. Requieren Comunicación.
Método de corrientes circulantes: Es el método genéricode aplicación. Requieren Comunicación.
Transformadores en ParaleloMétodo Corrientes Circulantes
Regula el lado de bajo voltaje LV al valor pre-ajustado.
Minimiza la corriente circulante, para obtener él óptimoreparto de la carga reactiva entre la operación paralela de los transformadores de acuerdo a sus valores nominalesindividuales.
T1 T2
IT2IT1
IL
UB
LoadUL
<=>Icc_T1
Icc_T2UT1
ZT1
+
IT1
UT2
ZT2
+
IT2
IL
UB
LoadUL
Icc_T1
Icc_T2
T1 T2
IT2IT1
IL
UB
LoadUL
IL
UB
LoadUL
<=>Icc_T1
Icc_T2
Icc_T1
Icc_T2UT1
ZT1
+
IT1
UT2
ZT2
+
IT2
IL
UB
LoadUL
Icc_T1
Icc_T2
Icc_T1
Icc_T2
Cambiador Automático de TAP´s clásicosProblemas observados durante los últimos 50 años
1. El flujo activo de potencia de HV a LV es asumido correctamentepara operación. Se deben tener consideraciones de medida encaso de potencia activa reversa.
2. El tiempo de coordinación en cascada ATCC puede ser muy difícilpara minimizar el número de operación general de LTC en unsistema de energía y todavía mantener retardo de tiempoaceptable para ATCC instalado en las cercanías de las cargas
3. Muy ineficiente para controlar la tensión para transformadores depotencia, que interconectan dos redes muy fuertes (por ejemploentre dos redes de transmisión como autotransformadores500/220kV)
4. Aumento de la tensión de alimentación en LV lado deltransformador empeora la situación en el otro lado (el flujo depotencia reactiva aumenta de HV a lado de BT del transformadorde potencia)
5. Lado de baja tensión LV de carga se recupera en colapsos enlentos del sistema de potencia
Cambiador Automático de TAP´sSistemas Avanzados Relion®
ConfiguraciónMedida de Voltaje a ambos lados del transformador
LOWERATCC
RAISE
BLOCK AUTO
UHV
Normal Voltage Range
Temporary block ATCC for 20s
HV capacitor bank switch-in
ATCC set point reduction
Block ATCC operation
Undervoltage load shedding
ProgrammableLOGIC
by usingAND gates,OR gates,TIMERS,
etc.
IED
Temporary block ATCC for 20s
U_rated
REDUCE Uset
UHV
ULV
UHV < t
UHV < t
UHV < t
UHV < t
UHV < t
UHV < t
UHV > t
UHV > t
Detect increased reactive power (i.e. Q) flow through power transformer
ConfiguraciónImplementación Control / Protección + IEC61850
Las protecciones básicas 87T, 87TN, 50/51, 50N/51N, 49T se puedencomplementar con la función 90V
Adicionalmente, se pueden incorporar mensajes GOOSE entre sistemaspara operación en paralelo.
ConfiguraciónMedida de Voltaje a ambos lados del transformador
Control para cuatro transformadores 150/66kV con funcionalidad“Hot - Stand By”
ConclusionesControles Avanzados Cambiador TAP
Para coordinación en serie detransformadores de potencia concambiador de TAP bajo cargapueden mejorarse en desarrollo almismo tiempo con el esquemaATCC que se comportará mejor ensituaciones críticas en sistema depotencia de HV alta tensión(Fenómenos de colapso de tensión)
Reducción de operación ATCC enaplicaciones cascada.
Control / Protección Integrado
Integración en IEC61850
Reduce mantenimiento.
Solución Smart Grid
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Aplicaciones 2012PST – TransformadoresDesfasadores Troncal
Protecciones Eléctricas
Transformadores DesfasadoresDefinición Protecciones IEEE
Transformadores Desfasadores 350 MVA x 2Sistema Troncal 220 kV
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Medida de TiemposMTBF – MTTR – MTR -MTD
MTBF: Mean Time Between Failures.
MTTR: Mean Time To Repair
MTR: Mean Time To Recover.
MTD: Mean Down Time.
MTR: Mean Time To Recover
MTTR: Mean Time To Repair
t0=Detección Anormalidad t1=Inicio Reparación t2=Sistema Operación
t0 t1 t2
¿Preguntas?
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