Análisis del impacto de la tensión transitoria de recuperación en el sistema de distribución de CHEC con presencia de recursos energéticos distribuidos

Abstract

El presente documento se enfoca en estudiar el fenómeno transitorio del voltaje de recuperación transitorio (TRV) en interruptores de potencia, considerando particularmente las variables eléctricas de los sistemas de potencia que tienen efecto sobre la amplitud, frecuencia y duración de la TRV. Lo anterior, con el fin de entender el efecto sobre sistemas de distribución ante la presencia de nuevos recursos distribuidos, así como tipos de tecnología de fuentes de generación en niveles de tensión menores a 110 kV. Para el modelo detallado de interruptores de potencia y redes de distribución, se utilizó la información de parámetros eléctricos del sistema del operador de red CHEC y se modeló en el software DIgSILENT Power Factory, se utilizó información de transformadores, líneas, generadores y cargas. Adicionalmente, en el presente trabajo de grado se analizó el fenómeno transitorio mencionado para diferentes condiciones o escenarios operativos, variando, entre otros, la capacidad de los transformadores de potencia y el número de estos en una misma subestación, capacidad y tecnología de los generadores distribuidos, tiempos de apertura de los interruptores y diferentes tipos de fallas (terminales y kilométricas).

A partir del entendimiento del fenómeno transitorio del voltaje de recuperación transitorio y el modelo detallado de simulación se logró identificar las variaciones en la amplitud y la frecuencia de la TRV bajo diferentes configuraciones de sistema, así como su impacto en la integridad y operación de los dispositivos de interrupción. Se evidenció que las fallas terminales generan picos de tensión más altos, lo que puede comprometer equipos sensibles, mientras que las fallas kilométricas ofrecen un panorama distinto, donde el aumento en la instalación de recursos energéticos distribuidos influye directamente en la tensión pico y su tasa de crecimiento. Esta información es crucial para optimizar la selección y especificación de interruptores de potencia en sistemas con recursos distribuidos, asegurando su adecuada operación ante condiciones extremas (Texto tomado de la fuente).

This document focuses on studying the transient phenomenon of transient recovery voltage in circuit breakers, particularly considering the electrical variables of power systems that have an effect on the amplitude, frequency and duration of the TRV. The above in order to understand the effect on distribution systems in the presence of new distributed resources, as well as, types of generation source technology at voltage levels below 110 kV. For the detailed model of power switches and distribution networks, the information of electrical parameters of the CHEC network operator system was used and modeled in the DIgSILENT Power Factory software, using information of transformers, lines, generators and loads. In addition, the transient phenomenon mentioned above was analyzed for different operating conditions or scenarios, varying, among others, the capacity of power transformers and the number of them in the same substation, capacity and technology of distributed generators, breaker opening times and different types of faults (terminal and kilometer).

Based on the understanding of the transient phenomenon of transient recovery voltage (TRV) and the detailed simulation model, variations in the amplitude and frequency of TRV under different system configurations were identified, along with their impact on the integrity and operation of interrupting devices. It was demonstrated that terminal faults generate higher voltage peaks, which can compromise sensitive equipment, whereas kilometric faults present a different scenario, where the increase in distributed energy resources directly affects the peak voltage and its rate of rise. This information is crucial for optimizing the selection and specification of power switches in systems with distributed resources, ensuring their proper operation under extreme conditions.