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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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