Mejorando el Rendimiento de las redes por Medio de la Automatización y Calificaciones de Protección Mejoradas

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Extraido de "Application of Advances in Magnetic Actuator, Vacuum Interrupter and Microprocessor Technology to Improve Network Performance Through Automation and Better Protection Grading of Auto Reclosers". Este papel fue presentado a la conferencia de IEEE en Acapulco, México en el 2004 por Neil O'Sullivan, director general, NOJA Power y Tony Stacey, director de ventas, NOJA Power. Una copia completa de este papel esta localizada en el sitio web de NOJA Power.

Las compañías eléctricas de la actualidad están siendo retadas para alcanzar mayores niveles de desempeño y confiabilidad que nunca antes, generalmente con menos recursos disponibles. El uso de auto Reconectadores modernos con controladores Intelligent Electronic Devices (IED) es una de las herramientas mas efectivas disponibles para los ingenieros de la actualidad para incrementar el desempeño de sus redes aéreas.

El diseño de los Reconectadores modernos ha visto la aplicación de muchas nuevas tecnologías para el problema del incremento de confiabilidad de las redes. Actuadores magnéticos de una sola bobina e interruptores al vacío han hecho posible la simplificación del diseño del mecanismo. Esto ha resultado en operaciones mas rápidas, mayor confiabilidad y una mayor vida útil.

NOJA Power combina estos tres mecanismos simples con sensores de corriente Rogowski compactos y técnicas de medición de voltaje acopladas para construir un Reconectador reducido en tamaño, peso ligero y mayor efectividad en los esquemas de automatización y protección de las redes aéreas. Todo esto es alcanzado sin el uso de aislantes de aceite o SF6 en los Reconectadores.

Reconectadores de dieléctrico sólido son construidos comúnmente usando epóxica ciclo-alifática. Esto sufre de algunos problemas:

1)No contención de falla de arco

Puede discutirse que con tres postes separados no es posible alcanzar una falla de arco de fase a fase y por lo tanto la contención de falla de arco no es requerida. Sin embargo, es posible alcanzar una falla de fase a tierra que pueda propagarse. En este caso, la contención de falla de arco es esencial.

2)Mediciones de energía

Los Reconectadores de dieléctrico sólido que utilizan resina epoxica ciclo-alifática para estructura de soporte metálica y el aislamiento sufren por la inhabilidad de proveer mediciones de voltaje en los seis bujes. La habilidad de medición de voltaje en los seis bujes y corriente en las tres fases es esencial para proporcionar funcionalidad completa de automatización de distribución.

Los Reconectadores de NOJA Power usan un sistema de aislamiento combinado para eliminar ambos problemas mencionados. El aislamiento combinado permite que dispositivos de medición de corriente y voltaje sean construidos dentro de los 6 bujes. La carcasa del tanque significa que la contención de fallo de arco puede ser integrada al diseño.

Los Reconectadores de NOJA Power usan sensores Rogowski para la medición de corriente. A diferencia de los transformadores de corriente tradicionales estos no se saturan a altos niveles de corriente, no están influenciados por histéresis o componentes DC, no generan voltajes peligrosos cuando esta abierto el circuito y son muy ligeros.

Los sistemas de aislamiento combinado permite el uso de pantallas de hule conductivo dentro de los bujes para la medición de voltaje. Estos no son afectados por la variación de la temperatura haciendo su precisión más confiable que el método mas tradicional de moldar una pantalla en los bujes de epoxica ciclo-alifática.

Los dispositivos de conmutación montados en postes deben de esforzarse para usar la menor cantidad de energía posible para su operación. Esto es para permitir la operación de baterías en caso de la pérdida de energía de alto voltaje. Suficiente energía se debe de dejar para operar el controlador y el equipo de comunicación remota. Por tal motivo, el diseño del mecanismo del actuador es crítico.

Los actuadores magnéticos para el uso en diseños de Reconectadores fueron desarrollados por primera vez hace más de una década. La mayoría dependían en latcheo con imanes permanentes de tierra. Eliminar estos imanes resulto en un actuador simplificado, de mayor duración y mas eficiente.

El diseño de NOJA Power garantiza que los actuadores magnéticos e interruptores al vació estén emparejados para proveer la mayor fuerza con la menor energía. Los actuadores magnéticos como estos permiten una auto-reconexión mas rápida con ciclos activos tan rápidos como CO-0.1s-CO-1s-CO-1s-CO.

Los Reconectadores modernos toman ventaja de los avances recientes en micro-electrónica. Características tales como monitoreo de la calidad de energía, análisis armónico, monitoreo de pandeo y picos de corriente son ahora posibles.

La calificación de protección ahora puede ser reducida significativamente. Típicamente en los dos últimos Reconectadores en la serie se hubiera necesitado un mínimo de 200ms de tiempo de calificación. Los productos usando sensores Rogowski y muestreo micro-electrónico rápido pueden ser calificados confiablemente a cerca de 100ms. Esto permite hasta ocho dispositivos en un solo alimentador mientras que permite al interruptor de la subestación operar en un segundo. Esto permite el uso de mas dispositivos en un alimentador para ofrecer mas puntos de aislamiento de falla y el aumento de confiabilidad del alimentador.

Cálculos en tiempo real de los componentes simétricos y su utilización en algoritmos de protección permiten mayor discriminación para un rango mas diverso de tipos de fallas. Esto es posible solamente si se utilizan las mediciones de corriente y voltaje junto con los cálculos de componentes simétricos para proveer algoritmos de protección más inteligentes. Un ejemplo de esto son los elementos de protección direccional completa para falla de tierra de sobre-corriente y sensitiva.