ES2909765T3 - Procedimiento y disposición para transmitir energía eléctrica a través de una línea eléctrica - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para transmitir energía eléctrica a través de una línea eléctrica (20), en donde en el caso de una falla de arco eléctrico (LBF) en la línea (20) se efectúa una acción de emergencia para poner fin a la falla de arco eléctrico (LBF) y tras la finalización de la falla de arco eléctrico (LBF) con una fuente de tensión (30) conectada con la línea (20) se aplica de nuevo una tensión de servicio especificada (UN) en la línea eléctrica (20), en donde - tras la finalización de la falla de arco eléctrico (LBF) la tensión (U) de la fuente de tensión (30) inicialmente se aumenta a una tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3), que es menor que la tensión de servicio (UN), y solo a continuación se aumenta desde la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) a la tensión de servicio especificada (UN), caracterizado porque - cuando se produce la falla de arco eléctrico (LBF) la tensión (U) de la fuente de tensión (30) no se desconecta, sino que se reduce a un valor de tensión menor que se sitúa por debajo de la tensión de mantenimiento de arco eléctrico necesaria para mantener el arco eléctrico, - está especificado o se averigua un periodo de restablecimiento que indica a partir de cuándo la tensión de servicio (UN) podría aplicarse sin reencendido del arco eléctrico, y - el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión teórica comienza antes del transcurso del periodo de restablecimiento.
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento y disposición para transmitir energía eléctrica a través de una línea eléctrica
La invención se refiere a un procedimiento para transmitir energía eléctrica a través de una línea eléctrica, en donde en el caso de una falla de arco eléctrico en la línea se efectúa una acción de emergencia para poner fin a la falla de arco eléctrico, y tras la finalización de la falla de arco eléctrico, se aplica una tensión de servicio especificada en la línea eléctrica con una fuente de tensión conectada de nuevo con la línea.
En la transmisión de energía eléctrica la tecnología de corriente continua de alta tensión (HVDC - high voltage direct current) adquiere cada vez más importancia, dado que posee una pluralidad de ventajas con respecto a la tecnología de corriente trifásica convencional. Los sistemas HVDC que emplean líneas aéreas o cables se utilizan a este respecto para la transmisión de potencia en el orden de magnitud de algunos cientos de megavatios. Como ejemplos de aplicación cabe mencionar conexiones de parques eólicos marinos o el acoplamiento de redes de corriente trifásica mediante conexiones HVDC a lo largo de varios cientos de kilómetros, así como las rutas norte-sur planificadas en el marco de la transición energética en Alemania [6]. Las conexiones HVDC están integradas en la red de transmisión generalmente como conexiones punto a punto a través de estaciones de convertidor correspondientes, y sirven a este respecto, en particular, para el transporte de la energía eléctrica desde centros de generación remotas basándose en fuentes de energías renovables (agua, viento terrestre y marino) hacia los centros de carga. Representan, por consiguiente, elementos centrales para la red de transmisión, cuya parada repentina y la avería que esta provoca en el equilibrio de potencia de toda la red, en determinadas circunstancias, puede tener graves efectos en la estabilidad del sistema.
Las paradas de este tipo en sistemas de líneas aéreas son provocadas p.ej. por fallas de aislamiento que pueden originarse por un fallo dieléctrico del medio aislante gaseoso (p.ej. aire) a consecuencia de sobretensiones internas o externas (p.ej. rayos), o debido a efectos ajenos, externos (p.ej. árboles o similares), que producen una conexión eléctrica entre conductores activos entre sí y/o a tierra. Por lo tanto, en sistemas reales no pueden descartarse por completo. Cuanto más tiempo dure la falla, es decir, cuanto más tiempo esté interrumpida la transmisión de potencia más graves son los efectos en la red y en su estabilidad. Además, pueden surgir otras averías de la estabilidad de red en forma de oscilaciones de potencia. Por esta razón es ventajoso restaurar lo más rápidamente posible la transmisión de potencia después de fallas de aislamiento mediante procedimientos técnicos adecuados.
Después de la extinción del arco, la resistencia de aislamiento de la sección de aislamiento afectada disminuye brevemente debido a la elevada carga previa térmica [4]. Solo después de los procesos de desionización y de restablecimiento es posible una nueva carga de tensión de la sección de aislamiento. Si la reconexión se realiza demasiado temprano, entonces puede producirse un nuevo fallo de aislamiento y un retroceso del arco eléctrico [1-5].
El proceso principal en la aparición de un arco eléctrico puede dividirse en las siguientes fases:
1. fase: cortocircuito / sobretensión
2. fase: ionización del gas de aislamiento mediante aumento excesivo de la tensión o campo
3. fase: formación de un arco eléctrico
4. fase: incremento intenso del flujo de corriente en la línea en pocos milisegundos
5. fase: disminución brevemente de la resistencia de aislamiento de la sección de aislamiento (aire en el caso de una línea aérea) debido a la ionización parcial también tras la extinción del arco eléctrico e interrupción de corriente
6. fase: a continuación, se realiza un proceso de desionización y de restablecimiento del medio aislante
7. fase: reconexión
La duración de interrupción tOut de la transmisión de potencia puede subdividirse en varios intervalos de tiempo, de acuerdo con
, en donde tOut designa la duración de interrupción, tFCR el periodo del incremento de corriente de falla, W el tiempo de interrupción de corriente, tRec la duración del restablecimiento dieléctrico y tRes la duración de puesta en marcha del sistema.
Estas secciones de tiempo están representadas esquemáticamente en la figura 1 mediante un curso de corriente de falla típico en una línea aérea, en donde I designa la corriente, t el tiempo, In la corriente nominal y Ifp la corriente de falla a través del arco eléctrico.
El curso de tensión típico correspondiente se muestra en la figura 2; puede distinguirse que la tensión de servicio Un solo se conecta tras la expiración de la duración del tiempo de restablecimiento dieléctrico tRec. UArc señala en la Fig. 2 la tensión de arco eléctrico.
Después de la interrupción de la corriente de falla, es decir, después de la extinción del arco eléctrico, la sección de aislamiento sometida a carga térmica necesita el tiempo tRec para el completo restablecimiento dieléctrico. Esta duración de restablecimiento representa con frecuencia durante todo el proceso la variable dominante. La duración a este respecto no es constante, sino que depende de una pluralidad de parámetros, como p.ej. [5]:
- amplitud de corriente de falla del arco eléctrico
- duración de corriente de falla o de arco eléctrico
- impedancia en la ruta de corriente de falla
- distancias de aislamiento
- condiciones marco locales
En sistemas de corriente alterna de alta tensión (AC) que se utilizan actualmente, en el caso de un fallo de aislamiento en el ámbito de las líneas, se lleva a cabo una denominada breve interrupción (KU). A este respecto, tras la detección de una fuga a tierra a través del sistema de protección de potencia los disyuntores de la línea afectada se disparan automáticamente para despejar la falla, por consiguiente, mediante la desconexión. Esta interrupción sucede durante aproximadamente 0,4 s [7], dado que a continuación se realiza una reconexión automática (AWE) mediante los disyuntores implicados. Dado que en sistemas CA la tensión de sistema no se regula, sino que solo puede conectarse directamente en toda su amplitud posteriormente, debe garantizarse que en el momento de la reconexión también ya se realice un restablecimiento completo. Por lo tanto, la duración de la interrupción está fijada de modo que con una gran probabilidad puede suponerse una extinción (estimación segura hacia arriba). Todo el proceso, por consiguiente, representa para la red de alta tensión afectada una intervención considerable en la estabilidad de la red, dado que el flujo de potencia a través de la línea en cuestión se ha interrumpido durante un tiempo considerable.
Por la solicitud de patente internacional WO 2013/174726 A1 se conoce un procedimiento para la eliminación de fallas en el que después del transcurso de un tiempo de reconexión ("re-close time") se cierra de nuevo un disyuntor CC abierto debido a la falla y después la potencia CC transmitida a través de la línea CC se ajusta de modo que esta potencia CC es inicialmente menor que la potencia CC transmitida antes de la falla.
La solicitud de patente US 2014/049865 A1 desvela un procedimiento para la reconexión de una red de energía después de una falla mediante un proceso denominado ramp-up (de aumento en cadencia).
El documento de patente US 5,805,400 desvela un dispositivo electrónico para evaluar un periodo de estabilidad transitorio de una red eléctrica utilizando una red neuronal. Después de una falla un disyuntor cierra automáticamente, dependiendo el tiempo de inactividad del periodo de estabilidad.
La invención se basa en el objetivo de indicar un procedimiento que haga posible una reanudación especialmente rápida de la transmisión de energía en el sistema CC después de una falla de arco eléctrico.
Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención con mediante un procedimiento y una disposición con las características de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 13. En las reivindicaciones dependientes se indican diseños ventajosos del procedimiento de acuerdo con la invención.
Según todo esto, de acuerdo con la invención está previsto que, cuando se produce la falla de arco eléctrico, la tensión de la fuente de tensión no se desconecta, sino que se reduce a un valor de tensión menor que se sitúa por debajo de la tensión de mantenimiento de arco eléctrico necesaria para el mantenimiento del arco eléctrico, y que tras la finalización de la falla de arco eléctrico la tensión de la fuente de tensión se aumenta inicialmente a una tensión teórica, que es menor que la tensión de servicio, y solo a continuación de la tensión teórica se aumenta a la tensión de servicio especificada. (La tensión teórica puede denominarse también tensión intermedia o tensión teórica intermedia o tensión intermedia teórica.)
Una ventaja esencial del procedimiento de acuerdo con la invención puede verse en que- a diferencia de los procedimientos conocidos anteriormente descritos- puede realizarse una reconexión de la tensión y una transmisión de energía, ya antes del transcurso de la duración tRec del restablecimiento dieléctrico - en lo sucesivo llamada también brevemente periodo de restablecimiento tRec -(véase figuras 1 y 2). Esto es posible porque el medio aislante gaseoso, (por ejemplo, aire) ya durante el periodo de restablecimiento tRec alcanza una cierta rigidez dieléctrica parcial; esta rigidez dieléctrica parcial, si bien no es suficiente para la transmisión de la potencia nominal, sin embargo, es adecuada para la transmisión de una potencia parcial. Mediante la transmisión temprana de una potencia parcial pueden reducirse los efectos negativos de una falla de arco eléctrico durante la transmisión de energía, que se han explicado anteriormente.
El aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión teórica, y a continuación a la tensión de servicio se realiza preferentemente en el marco de un procedimiento de control o de regulación.
En un diseño especialmente preferido del procedimiento, el aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión teórica y, a continuación, a la tensión de servicio se realiza por escalones con al menos un escalón intermedio.
Preferentemente, la reconexión se realiza teniendo en cuenta un periodo de restablecimiento tRec, que indica a partir de cuándo podría aplicarse la tensión de servicio sin reencendido del arco eléctrico. Un periodo de restablecimiento de este tipo puede estar especificado de manera fija o averiguarse mediante valores de medición como intensidad de corriente y duración de arco eléctrico. El periodo de restablecimiento se averigua preferentemente al menos también recurriendo a la siguiente ecuación:
, en donde K designa un factor de escala, tRec el periodo de restablecimiento, t0 el comienzo de la falla de arco eléctrico y t2 el final de la falla de arco eléctrico (compárese Fig. 1).
El aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión teórica comienza antes del transcurso del periodo de restablecimiento tRec. Se considera ventajoso un espacio de tiempo entre 0,1*tRec y 0,5*tRec.
El aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión de servicio especificada se realiza preferentemente de tal modo que, en cada momento, durante el aumento, la tensión siempre es menor que la tensión disruptiva respectiva que sería necesaria para el reencendido del arco eléctrico. La pausa de transmisión de energía debido al arco eléctrico puede mantenerse lo más pequeña posible en este modo de proceder.
De manera especialmente preferida el aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión de servicio especificada antes del transcurso del periodo de restablecimiento se realiza por escalones con al menos una tensión teórica o escalón de tensión teórica, que es menor que la tensión de servicio. La tensión teórica o escalón de tensión teórica es preferentemente menor que la tensión disruptiva respectiva que sería necesaria en el momento de la conexión de la tensión teórica o escalón de tensión teórica para el reencendido del arco eléctrico.
Como alternativa o adicionalmente, puede estar previsto que el aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión de servicio especificada se realice teniendo en cuenta una característica de restablecimiento del punto de falla especificada de manera fija o averiguada durante la falla de arco eléctrico o después de la falla de arco eléctrico.
El aumento de la tensión se realiza preferentemente de tal modo que la tensión de la fuente de tensión durante el aumento en cada momento siempre sea menor que la tensión disruptiva respectiva que sería necesaria para el reencendido del arco eléctrico de acuerdo con la característica de restablecimiento especificada o averiguada.
La característica de restablecimiento se averigua preferentemente mediante, o al menos también teniendo en cuenta, la corriente de falla durante el arco eléctrico y la duración del arco eléctrico.
Es ventajoso cuando la característica de restablecimiento al menos también contiene o define un periodo de restablecimiento que indica a partir de cuándo la tensión de servicio puede aplicarse sin reencendido del arco eléctrico. Como ya se ha mencionado, el aumento de la tensión de la fuente de tensión comienza preferentemente ya antes del transcurso del periodo de restablecimiento para mantener la pausa de transmisión de energía debida al arco eléctrico lo más pequeña posible.
El aumento de la tensión de la fuente de tensión a la tensión teórica, y a continuación a la tensión de servicio se realiza preferentemente en el marco de un procedimiento de control o de regulación. Es ventajoso cuando la tensión de la fuente de tensión se regula o se controla a un nivel más alto a la tensión de servicio especificada, teniendo en cuenta una característica de restablecimiento del arco eléctrico especificada de manera fija o averiguada y/o teniendo en cuenta una curva característica de aumento de tensión especificada de manera fija o averiguada.
Para impedir la aparición de uno o varios arcos eléctricos adicionales es ventajoso cuando el aumento de la tensión de la fuente de tensión se interrumpe, o la tensión se reduce, en particular, se desconecta, cuando durante el aumento de la tensión el curso de corriente y/o de tensión en la línea eléctrica muestra un reencendido del arco eléctrico.
Con vistas a una interrupción de transmisión de energía mínima, en el caso de un arco eléctrico se considera ventajoso que, cuando se produce la falla de arco eléctrico, la tensión de la fuente de tensión no se desconecta, sino que se reduce a un valor de tensión menor que se sitúa por debajo de la tensión de mantenimiento de arco eléctrico necesaria para el mantenimiento del arco eléctrico.
Como ya se ha explicado anteriormente, el aumento de la tensión a la tensión de servicio Un puede realizarse por escalones con una tensión teórica o con varias tensiones teóricas. Como alternativa, puede generarse también un curso de tensión teórica continuo de acuerdo con una curva característica de tensión teórica; las explicaciones anteriores se aplican correspondientemente para un diseño de este tipo continuo de acuerdo con una curva característica de tensión teórica.
La invención se refiere además a una disposición para transmitir energía eléctrica con una línea eléctrica, una fuente de tensión conectada con la línea y un equipo de control conectado con la fuente de tensión, en donde el equipo de control está diseñado de tal modo que, en el caso de una falla de arco eléctrico en la línea, efectúa una acción de emergencia
para poner fin a la falla de arco eléctrico y tras la finalización de la falla de arco eléctrico con la fuente de tensión de nuevo, aplica una tensión de servicio especificada en la línea eléctrica.
De acuerdo con la invención, con respecto a una disposición de este tipo se prevén las características de la reivindicación 13. Está previsto que la fuente de tensión sea una fuente de tensión regulable o al menos ajustable escalonadamente y que el equipo de control esté diseñado de tal modo que tras la finalización de la falla de arco eléctrico la tensión de la fuente de tensión aumente a la tensión de servicio especificada continuamente o por escalones con al menos una tensión teórica, que es menor que la tensión de servicio.
Con respecto a las ventajas de la disposición de acuerdo con la invención, se remite a las realizaciones anteriores en relación con el procedimiento de acuerdo con la invención.
La invención se explica con más detalle a continuación mediante ejemplos de realización, a este respecto, muestran a modo de ejemplo
Fig. 3 un ejemplo de realización para una disposición para transmitir energía eléctrica,
Fig. 4 un ejemplo de realización para un modo de operación de un equipo de control de la disposición de acuerdo con la Fig. 3 y
Fig. 5 un ejemplo de realización adicional para un modo de operación de un equipo de control de la disposición de acuerdo con la Fig. 3.
La Fig. 3 muestra una disposición 10 en forma de un equipo de transmisión de corriente continua de alta tensión para transmitir energía eléctrica. La disposición 10 comprende una línea eléctrica 20, una fuente de tensión 30 conectada con la línea 20 y un equipo de control 40 conectado con la fuente de tensión 30.
La fuente de tensión 30 es una fuente de tensión regulable o controlable, en particular, ajustable escalonadamente o de manera continua en el marco de las posibilidades técnica. Para permitir de manera especialmente sencilla la capacidad de control y/o de regulación de la fuente de tensión 30, esta está equipada con un convertidor 31 interno que puede convertir una tensión interna Ui generada por una fuente de tensión interna 32, y en el lado de salida puede generar una tensión especificada U. La tensión U puede ajustarse de manera discrecional, preferentemente en un rango de tensión entre cero volt y una tensión de servicio Un, con la que la línea 10 debe operar para la transmisión de energía. El convertidor 31 es, por ejemplo, un convertidor multinivel con circuito intermedio de tensión continua (MMC).
Para hacer posible una regulación de la tensión U pueden estar presentes un bucle de regulación o una realimentación, que para una mayor claridad no están representados en la Fig. 3.
Para el control y/o regulación de la fuente de tensión continua 30 sirve el equipo de control 40. El equipo de control 40 está diseñado de tal modo que, en el caso de una falla de arco eléctrico en la línea, ejecuta una acción de emergencia para poner fin a la falla de arco eléctrico, y tras la finalización de la falla de arco eléctrico con la fuente de tensión 30 aplica de nuevo la tensión de servicio Un en la línea eléctrica 10.
Si el equipo de control 40 mediante la corriente I que fluye a través de la línea 10 y la tensión U constata que se ha producido una falla de arco eléctrico LBF, entonces controlará la fuente de tensión 30 mediante una señal de control ST de tal modo que la fuente de tensión 30 genera una tensión U que es igual a cero, o sin embargo al menos no alcanza la tensión de mantenimiento de arco eléctrico necesaria para un mantenimiento del arco eléctrico.
Al mismo tiempo y/o después, mediante la corriente de falla I durante el arco eléctrico y mediante la duración de arco eléctrico tFCR averiguará preferentemente al menos también un periodo de restablecimiento tRec que indica a partir de cuándo podría aplicarse de nuevo la tensión de servicio Un sin reencendido del arco eléctrico. El equipo de control 40 puede averiguar el periodo de restablecimiento tRec por ejemplo de acuerdo con:
, en donde K designa un factor de escala, t0 el comienzo de la falla de arco eléctrico y t2 el final de la falla de arco eléctrico (compárese Fig. 1).
Para permitir con la mayor rapidez posible de nuevo una transmisión de energía a través de la línea 20, el equipo de control 40 comenzará con el aumento de la tensión U de la fuente de tensión 30 ya antes del transcurso del periodo de restablecimiento tRec. Para evitar, a este respecto, un reencendido del arco eléctrico el equipo de control 40 aumentará la tensión U de la fuente de tensión a la tensión de servicio especificada Un no de manera abrupta, sino con al menos una tensión teórica Us, que sea menor que la tensión de servicio Un. (La tensión teórica Us puede denominarse también tensión intermedia Us o tensión teórica intermedia Us o tensión intermedia teórica Us.)
La Fig. 4 muestra un ejemplo de realización para un aumento de la tensión U de la fuente de tensión 30. Se distingue que la tensión se aumenta inicialmente por escalones a la tensión teórica Us y solo a continuación continuamente a la tensión de servicio Un. El aumento de la tensión U de la fuente de tensión a la tensión teórica Us y, a continuación, a la tensión
de servicio Un se realiza por escalones en el ejemplo de realización de acuerdo con Fig. 4 con un escalón intermedio o tensión teórica Us.
Si el equipo de control 40 durante el aumento de la tensión U a la tensión teórica Us mediante la corriente I en la línea 20 y/o mediante la tensión U constata que de nuevo se ha encendido un arco eléctrico, entonces reducirá de nuevo la tensión U de la fuente de tensión 30, esperará un periodo determinado para reanudar la rigidez dieléctrica de la línea 20 y, a continuación, disparará un nuevo intento de puesta en marcha.
La Fig. 5 muestra un ejemplo de realización adicional para un aumento de la tensión U de la fuente de tensión 30. En este ejemplo de realización la tensión U se aumentará con varios escalones con varias tensiones teóricas Us1, Us2 y Us3, en donde las alturas de escalón o los valores de las tensiones teóricas están seleccionados de tal modo que la tensión teórica en el momento de la conexión de la tensión teórica respectiva siempre sea menor que la tensión disruptiva respectiva que sería necesaria previsiblemente para el reencendido del arco eléctrico.
El aumento de la tensión U de la fuente de tensión 30 a la tensión de servicio especificada Un se realiza preferentemente teniendo en cuenta una característica de restablecimiento del punto de falla especificada de manera fija o averiguada durante la falla de arco eléctrico o después de la falla de arco eléctrico. La característica de restablecimiento puede calcularse, por ejemplo, teniendo en cuenta la integral
y/o leerse desde una memoria 41 del equipo de control 40 en la que pueden estar almacenadas características de restablecimiento y/o periodos de restablecimiento tRec, para una multitud de tiempos de arco eléctrico y/o corrientes de arco eléctrico, por ejemplo, en forma de tabla.
En otras palabras, el equipo de control 40 de acuerdo con la Fig. 3 puede averiguar el restablecimiento dieléctrico de la sección de aislamiento de la línea 20 dependiendo de las magnitudes de detección de fallas eléctricas medidas (p.ej. Intensidad de corriente y duración de la corriente de falla) y las tiene en cuenta en la nueva puesta en marcha del convertidor 31. Con la característica de restablecimiento como función de la intensidad de corriente y de la duración de la corriente de falla, el equipo de control 40 puede facilitar una magnitud de guía para la nueva puesta en marcha de la disposición 10 después de un fallo de aislamiento.
En los ejemplos de realización de acuerdo con las figuras 4 y 5, el aumento de la tensión U a la tensión de servicio Un se realiza por escalones con una tensión teórica Us en el caso de la figura 4, y tres tensiones teóricas Us1, Us2 y Us3 en el caso de la figura 5. Como alternativa, pueden ajustarse también muchas más tensiones teóricas o puede generarse también un curso de tensión teórica continuo de acuerdo con una curva característica de tensión teórica; las explicaciones anteriores se aplican correspondientemente para un diseño de este tipo continuo de acuerdo con una curva característica de tensión teórica.
Los ejemplos de realización que se han explicado en relación con las Fig. 3 a 5 pueden presentar, en función del diseño concreto, una, varias o todas las siguientes características o ventajas:
- La tensión del sistema CC mediante el o los convertidores tras la extinción del arco eléctrico puede mantenerse a cero no durante un tiempo de inactividad constante y solo después puede elevarse bruscamente al valor teórico nominal, sino que puede elevarse de nuevo ya directamente después de la extinción (escalonadamente o de manera continua). A este respecto, el incremento de la tensión de sistema puede seguir el curso de la característica de restablecimiento de la sección de aislamiento. Por ello, ya antes de alcanzar la plena resistencia de aislamiento puede realizarse de nuevo una transmisión de potencia (aunque reducida).
- La duración de interrupción no necesita ser constante, sino que puede ser variable dependiendo de la intensidad de corriente y de la duración de la corriente de falla.
- El incremento de la tensión puede realizarse o de manera continua o escalonadamente.
- El procedimiento puede intervenir en la regulación de tensión del convertidor durante el proceso de nueva puesta en marcha en función de la curva de restablecimiento almacenada.
- El procedimiento puede intervenir en la regulación de tensión del convertidor durante el proceso de nueva puesta en marcha en función de una medición en tiempo real de la corriente y de la tensión.
- El procedimiento es capaz, preferentemente, de detectar automáticamente, mediante el análisis de la corriente y de la tensión de sistema posibles reencendidos durante la nueva puesta en marcha del sistema CC e iniciar de nuevo el proceso de puesta en marcha después de un tiempo de espera adicional.
- Por lo demás, el procedimiento permite a su vez, en función de la intensidad de corriente y de la duración de la corriente de falla, determinar un valor para la tensión de sistema por debajo del cual un arco eléctrico formado libremente, que se ha originado durante una falla de aislamiento, se extingue automáticamente. Con la posibilidad de regular de manera
variable la tensión mediante convertidores de puente integral, este valor puede especificarse como valor teórico de modo que la tensión de sistema no necesita regularse descendiendo por completo para el despeje de fallas.
- En el caso de una falla de aislamiento incluso todo el sistema CC puede reducirse brevemente para extinguir la falla de aislamiento sin la utilización de disyuntores CC. Dado que la duración de interrupción del sistema debido a las propiedades del procedimiento es mínima y presenta valores claramente inferiores a los fijados actualmente de aproximadamente 0,4 s, también los efectos en los sistemas CA conectados son reducidos. Dado que de este modo no es necesario detectar selectivamente las fallas, se acorta en particular también el tiempo de detección hasta el disparo. Esto permite, dado el caso, una duración de interrupción de la transmisión de potencia acortada con respecto a la variante con disyuntores CC. - Mediante el procedimiento descrito a modo de ejemplo se crea una posibilidad de poner nuevamente en marcha de manera automática y con la mayor rapidez posible un sistema CC aislado por gas con un número discrecional de estaciones conectadas después de un fallo de aislamiento, teniendo en cuenta la duración de la falla y el restablecimiento dieléctrico del medio aislante, de modo que la duración de interrupción de la transmisión de potencia en este sistema CC con respecto a la práctica existente (espera de un tiempo de inactividad fijo) puede reducirse considerablemente y, por consiguiente, puede mejorarse la estabilidad de sistema de redes de transmisión eléctricas.
- Mediante las posibilidades del procedimiento puede prescindirse además de disyuntores CC dado que el procedimiento puede emplear la capacidad de regulación de los convertidores de puente integral para interrumpir directamente corrientes de falla. El procedimiento con el aprovechamiento de la rápida capacidad de regulación de convertidores VSC en la topología de puente integral, mediante una desconexión inmediata de los convertidores, permite reducir el aporte de energía en el lugar de la falla y acortar así el tiempo de interrupción tRec. Con ello, por primera vez se introduce un procedimiento flexible para el tratamiento de fallas en futuros sistemas de transmisión CC, que garantiza un funcionamiento de sistema al minimizar la interrupción de la transmisión de potencia en caso de fallas. La disponibilidad de este procedimiento elimina una barrera central para la utilización de sistemas de transmisión CC mallados.
Aunque la invención se ha explicado y descrito en detalle mediante ejemplos de realización preferidos, la invención no está limitada por los ejemplos desvelados y de ellos el experto puede deducir otras variaciones sin abandonar el alcance de protección de la invención.
Bibliografía
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[3] Krishnayya, P. et al.: "Simulator study of multiterminal HVDC system with small parallel tap and weak systems", IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. PAS-103, No. 10, October 1984
[4] Lesch, G.: "Lehrbuch der Hochspannungstechnik", Springer Verlag Berlin Gottingen Heidelberg 1959
[5] Sirotinski, L.: "Hochspannungstechnik - tomo 1 - parte 1: Gasentladungen", VEB Verlag Technik Berlin 1955
[6] Netzentwicklungsplan 2013
[7] Schwab, A.: "Elektroenergiesysteme", Springer Verlag Berlin, 2006
Lista de referencias
10 disposición
20 línea
30 fuente de tensión
31 convertidor
32 fuente de tensión continua
40 equipo de control
41 memoria
I corriente
L falla de arco eléctrico
ST señal de control
U tensión Ui tensión interna UN tensión de servicio Us tensión teórica Us1 tensión teórica Us2 tensión teórica Us3 tensión teórica
Claims (13)
1. Procedimiento para transmitir energía eléctrica a través de una línea eléctrica (20), en donde en el caso de una falla de arco eléctrico (LBF) en la línea (20) se efectúa una acción de emergencia para poner fin a la falla de arco eléctrico (LBF) y tras la finalización de la falla de arco eléctrico (LBF) con una fuente de tensión (30) conectada con la línea (20) se aplica de nuevo una tensión de servicio especificada (Un) en la línea eléctrica (20), en donde
- tras la finalización de la falla de arco eléctrico (LBF) la tensión (U) de la fuente de tensión (30) inicialmente se aumenta a una tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3), que es menor que la tensión de servicio (UN), y solo a continuación se aumenta desde la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) a la tensión de servicio especificada (UN),
caracterizado porque
- cuando se produce la falla de arco eléctrico (LBF) la tensión (U) de la fuente de tensión (30) no se desconecta, sino que se reduce a un valor de tensión menor que se sitúa por debajo de la tensión de mantenimiento de arco eléctrico necesaria para mantener el arco eléctrico,
- está especificado o se averigua un periodo de restablecimiento que indica a partir de cuándo la tensión de servicio (Un) podría aplicarse sin reencendido del arco eléctrico, y
- el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión teórica comienza antes del transcurso del periodo de restablecimiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) y, a continuación, a la tensión de servicio (Un) se realiza en el marco de un procedimiento de control o de regulación.
3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) y, a continuación, a la tensión de servicio (Un) se realiza por escalones con al menos un escalón intermedio.
4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión de servicio especificada (Un) se realiza de tal modo que, en cada momento, durante el aumento la tensión (U) siempre es menor que la tensión de encendido respectiva que sería necesaria para el reencendido del arco eléctrico.
5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión de servicio especificada (Un) antes del transcurso del periodo de restablecimiento se realiza por escalones con al menos una tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3), en donde la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) en el momento de la conexión de la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) es menor que la tensión disruptiva respectiva que sería necesaria para el reencendido del arco eléctrico.
6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión de servicio especificada (Un) se realiza teniendo en cuenta una característica de restablecimiento del punto de falla especificada de manera fija o averiguada durante la falla de arco eléctrico (LBF) o después de la falla de arco eléctrico (LBF).
7. Procedimiento según la reivindicación 6,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) se realiza de tal modo que la tensión (U) de la fuente de tensión (30) durante el aumento en cada momento siempre es menor que la tensión disruptiva respectiva que sería necesaria para el reencendido del arco eléctrico de acuerdo con la característica de restablecimiento especificada o averiguada.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 6-7,
caracterizado porque la característica de restablecimiento se averigua mediante, o al menos también teniendo en cuenta, la corriente de falla durante el arco eléctrico y la duración del arco eléctrico.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 6-8,
caracterizado porque la característica de restablecimiento contiene o define al menos también un periodo de restablecimiento que indica a partir de cuándo puede aplicarse la tensión de servicio (Un) sin reencendido del arco eléctrico.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) comienza antes del transcurso del periodo de restablecimiento.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes 6-10,
caracterizado porque la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión de servicio especificada (Un) se regula o se controla a un nivel más alto teniendo en cuenta una característica de restablecimiento del arco eléctrico especificada de manera fija o averiguada.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,
caracterizado porque el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) se interrumpe, o la tensión (U) se reduce, en particular, se desconecta cuando durante el aumento de la tensión (U) el curso de corriente y/o de tensión en la línea eléctrica (20) muestra un reencendido del arco eléctrico.
13. Disposición para transmitir energía eléctrica con
- una línea eléctrica (20),
- una fuente de tensión (30) conectada con la línea (20) y
- un equipo de control (40) conectado con la fuente de tensión (30),
- en donde el equipo de control (40) está diseñado de tal modo que, en el caso de una falla de arco eléctrico (LBF) en la línea (20), se ejecuta una acción de emergencia para poner fin a la falla de arco eléctrico (LBF), y tras la finalización de la falla de arco eléctrico (LBF) con la fuente de tensión (30) se aplica de nuevo una tensión de servicio especificada (Un) en la línea eléctrica (20),
- la fuente de tensión (30) es una fuente de tensión (30) regulable o al menos ajustable escalonadamente y
- el equipo de control (40) está diseñado de tal modo que tras la finalización de la falla de arco eléctrico (LBF) la tensión (U) de la fuente de tensión (30) inicialmente aumenta a una tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3), que es menor que la tensión de servicio (Un) y solo a continuación aumenta desde la tensión teórica (Us, Us1, Us2, Us3) a la tensión de servicio especificada (Un),
caracterizada porque el equipo de control (40) está diseñado de tal modo que
- cuando se produce la falla de arco eléctrico (LBF) la tensión (U) de la fuente de tensión (30) no se interrumpe, sino que se reduce a un valor de tensión menor que se sitúa por debajo de la tensión de mantenimiento de arco eléctrico necesaria para el mantenimiento del arco eléctrico,
- está especificado o se averigua un periodo de restablecimiento que indica a partir de cuándo la tensión de servicio (UN) podría aplicarse sin reencendido del arco eléctrico, y
- el aumento de la tensión (U) de la fuente de tensión (30) a la tensión teórica comienza antes del transcurso del periodo de restablecimiento.
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