Factors que afecten l'estabilitat transitòria d'una xarxa elèctrica

Es pot dir que hi ha estabilitat transitòria si les diverses estacions generadores recuperaran l'equilibri després de periòdiques pertorbacions del sistema. Trastorns del sistema que es produeixen com a resultat de falles a les xarxes elèctriques.

Una incidència a la xarxa elèctrica, a més de les afectacions derivades dels canvis en la càrrega del generador, dispararà una línia radial causant una pèrdua de càrrega o, en cas contrari, es dispararà una de les línies d'interconnexió d'una xarxa, la qual cosa requereix un reajustament d'angles de fase per tot arreu i, a la vegada, augmenta la impedància entre plantes amb un perjudici del flux de la sincronització.

Els estudis sobre l'estabilitat transitòria són, essencialment, una anàlisi dels canvis momentanis de velocitat d'equip de rotació en funció de les seves inèrcies.

Factors que afecten l'estabilitat transitòria
Els següents factors poden afectar l'estabilitat transitòria:

1. Generador WR 2 X rpm 2, a major quantitat, menor és el factor d'acceleració.
2. Sistema d'impedància, ha d'incloure les reactàncies transitòries de tots els generadores. Això afecta els angles de fase i el flux de la sincronització d'alimentació.
3. Durada de la falla, elegit com el criteri per a l'estabilitat, per tant, la durada dependrà de la velocitat de l'interruptor i els esquemes de relés de protecció utilitzats.
4. Càrregues del generador abans de la falla, es determinaran les tensions internes i el canvi en la producció.
5. La càrrega del sistema, el qual determinarà els angles de fase entre les diferents tensions internes dels generadors.

Com qualsevol connexió o situació que provoca un desequilibri entre les tres fases, un disseny del sistema requereix, generalment, mantenir l'estabilitat transitòria si la línia d'interconnexió més important d'una xarxa s'ha disparat a causa d'una o més falles.

Anàlisi de Falles
Els corrents de defecte causen danys a l'equip, be sigui per les elevades corrents o amb els processos mecànics. Per tant, un objectiu és determinar les magnituds dels corrents presents durant l'actuació després de la fallada.

Falla a Terra
És una condició indesitjable en un sistema elèctric, en el qual el corrent elèctric flueix a la terra.
Ocorre una fallada de terra quan el corrent elèctric en una xarxa de distribució o transport te fuites fora de la seva trajectòria de flux previst.
Les xarxes de distribució i de transport estan generalment protegides contra fallades de manera que si es dona aquest tipus de defectes, tant les línies de distribució com de transport, es desconnecta de forma automàtica amb l'ajuda d'un interruptor de potencia associat al circuit.

Tipus de falles
Classificació general de fallades:

1. Defectes simètrics: El sistema roman en equilibri. Aquestes falles són relativament rares, però són les més fàcils d'analitzar.
2. Defectes asimètrics: El sistema ja no està equilibrat. Són les més comuns però les més difícils d'analitzar.
3. El tipus més comú de fallada en un sistema trifàsic és l'homopolar d'una sola fase a terra, seguit per les falles entre dues fases i, finalment, les equilibrades trifàsiques.

Homopolar d'una fase
Aquesta fallada obliga les xarxes de seqüència zero negatiu o positiu de fase "a" a ser col·locades en sèrie, a més de 3Z f per tal de calcular les corrents de seqüència.

Curtcircuit bifàsic
Correspòn a un defecte entre les fases "b" i "c" a través d'una impedància Z f

Curtcircuit bifàsic i falla a terra
Aquí les fases "b" i "c" estan en curtcircuit i connectades a terra a través d'una impedància de manca Z f

Curtcircuit trifàsic i a terra
Aquesta falla trifàsica és sovint la més greu.

Font: Electrical Engineering

Els harmònics en les xarxes elèctriques

Les càrregues no lineals, així com els controls de freqüència ajustables, són uns creadors d’harmònics a les xarxes elèctriques quan aquests estan connectats al sistema de distribució de corrent altern. Aquests corrents harmònics són un resultat del corrent no sinusoïdal que generen com a resultat de les pròpies característiques de tots els controls de freqüència ajustables que utilitzen díodes o rectificadors.

El corrent d'entrada, es compon del corrent fonamental sinusoïdal (50 o 60 Hz) i dels corrents a freqüències superiors a la freqüència fonamental. Aquests corrents harmònics no ajuden en la distribució de l’energia a la càrrega connectada, sinó que contribueixen a les pèrdues en el sistema de distribució d'energia. Alguns dels efectes negatius dels harmònics de la xarxa elèctrica, són:

1. Possibles interferències amb els equips de comunicació.
2. Possible sobreescalfament de transformadors.
3. Possible augment de l'escalfament en els motors connectats a través de la línia a causa de pèrdues en el coure i el ferro.
4. Possible ressonància amb els condensadors de compensació de reactiva.

El corrent de la xarxa presenta magnituds de corrents harmònics, els quals poden variar segons els dissenys de control. La impedància del sistema de distribució d'energia en la instal·lació, conjuntament amb el disseny d'entrada, determina la magnitud real de la línia dels corrents harmònics. A causa d'aquestes variables, és difícil suggerir directrius generals per predir la magnitud dels corrents harmònics de línia. Quan es requereixen els valors reals de corrent harmònic, cal consultat al fabricant del control d’harmònics.

Els nivells de distorsió harmònica, com s'indica en IEEE 519, estan destinats a ser aplicats en el punt d'acoblament comú (CCP) entre el sistema del distribuïdor i els múltiples usuaris. Aquests nivells de distorsió harmònica es poden mesurar o predir a través de tècniques de modelatge del sistema de distribució d'energia.

Els valors de distorsió d’harmònics de tensió i de corrent en el CCP, es poden reduir a través de diversos mètodes, que inclouen:

1. Tècniques de Disseny
El disseny del sistema d'alimentació, de manera que la disminució de la càrrega del sistema, així com un percentatge de la càrrega total de la xarxa de distribució d'energia millorarà les condicions de distorsió de voltatge harmònic.

Els equips frontera de corrent continu basats en uns cebador / inductor, són un element integrat dins d'alguns controls d’harmònics, els quals proporcionen un nivell mínim de reducció d'harmònics, canviant la velocitat de l’increment del corrent d'entrada.

2. Impedància de línia
Els reactàncies en línia de corrent altern es basen en el percentatge de la impedància de línia. Ofereix una menor amplitud pels corrents harmònics per alentir la velocitat que farà d'augment dels impulsos de corrent d'entrada.

El transformador d'aïllament, proporciona un rendiment similar al d'un reactància de línia de CA, amb el benefici addicional de la qualitat d'energia ha de ser capaç d'ajustar la magnitud de la tensió.

3. Els mètodes de multi-pols / convertidor de tipologies de disseny

La multiplicació de fase implica l'ús d'un transformador de desplaçament de fase per a l'alimentació de les entrades de control multi-pols. En canviar adequadament la relació de fase a diversos controls de 6 polsos, l'efecte net en el sistema de potència permet crear un circuit de 12 polsos amb la cancel·lació del cinquè i setè harmònics característics. No obstant això, aquest mètode és més eficaç quan les càrregues són equilibrades.

Els rectificadors de 12 impulsos són un control que utilitza una xarxa de rectificadors de 6 polsos dual amb un transformador de desplaçament de fase per a la commutació apropiada dels ponts duals. Igual que a la fase de multiplicació, l'efecte net, és la cancel·lació dels harmònics d’ordre 5è, 7è, 17è, i harmònics característics 19è.