Volver al Blog

Norma NERC TPL-007-1: Perturbaciones geomagnéticas y qué significan para los transformadores de corriente de gran tamaño

Aunque es sumamente improbable, en el peor de los casos, las tormentas solares podrían interrumpir la red eléctrica y dejar a millones de usuarios sin electricidad.

Las perturbaciones geomagnéticas (GMD, por sus siglas en inglés) graves causadas por las tormentas solares entran a través de las capas superiores de nuestra atmósfera y pueden inducir corrientes en conductores largos, tales como líneas de potencia eléctrica en la superficie de la Tierra. Esto podría sobrecargar el sistema de la red eléctrica y provocar el colapso del voltaje o, lo que es peor, dañar los costosos transformadores de potencia eléctrica de voltaje extra alto (EHV, por sus siglas en inglés).

La protección del sistema eléctrico a granel contra el impacto de estas GMD es el foco de la nueva norma TPL-007-1 de la Corporación de Confiabilidad Eléctrica de Norteamérica (NERC, por sus siglas en inglés).

 

De qué manera pueden afectar las perturbaciones geomagnéticas a los transformadores

Los transformadores de corriente de gran tamaño conectados al sistema de transmisión de EHV pueden experimentar tanto el calentamiento estructural de puntos calientes como de los bobinados debido a las GMD. El principal impacto en los transformadores de corriente de EHV es un resultado de la corriente cuasi CC, que fluye a través de los bobinados del transformador conectados a tierra en estrella. Esta corriente inducida geomagnéticamente (GIC, por sus siglas en inglés) provoca un desplazamiento del flujo sinusoidal de CA en el núcleo del transformador, y genera una saturación asimétrica o de medio ciclo que conduce a una serie de efectos que incluyen:

  • Aumento de la excitación de corriente y absorción de potencia reactiva
  • Calentamiento de puntos calientes de los miembros no metálicos que no transportan corriente debido al flujo de dispersión
  • Armónicos
  • Mayor nivel de vibración y ruido
  • Calentamiento de puntos calientes de los bobinados debido a los armónicos y al flujo de dispersión

Nuevas normas NERC para abordar eventos de perturbaciones geomagnéticas

Para cumplir con la norma NERC TPL-007-1, las empresas de servicios públicos deben realizar evaluaciones iniciales y constantes del impacto potencial de un evento tipo “1 en 100 años” de GMD de referencia en sus equipos y el sistema de potencia eléctrica a granel como conjunto, que incluya:

  • Evaluación de vulnerabilidad de perturbaciones de GIC de la capacidad del sistema para soportar un evento de GMD de referencia sin causar un apagón de área amplia, colapso de voltaje o daños del transformador. (Aplicabilidad: coordinadores de planificación, planificadores de transmisión)
  • Evaluación de impacto térmico del transformador para garantizar que todos los transformadores de 200 kV > conectados a tierra en estrella del lado de alto voltaje, puedan soportar los efectos térmicos transitorios asociados con un evento de GMD de referencia. (Aplicabilidad: empresas de generación y transmisión)

La norma también requiere una planificación de mitigación de acciones correctivas para proporcionar protección contra la inestabilidad y las fallas en cascada.

Evaluación de impacto térmico del transformador

Los efectos de la saturación asimétrica o de medio ciclo en los transformadores de EHV son relativamente bien comprendidos, pero resultan difíciles de cuantificar. A partir del evento de GMD de referencia, una evaluación del impacto térmico del transformador debe contener el siguiente análisis:

  1. Cálculo de la corriente de magnetización del transformador para las corrientes GIC especificadas
  2. Cálculo de la corriente de magnetización máxima como una función del nivel de GIC
  3. Cálculo de la potencia reactiva consumida por el transformador como una función del nivel de GIC
  4. Cálculo de componentes armónicos de la corriente de magnetización debido a las GIC
  5. Cálculo de las temperaturas de puntos calientes del bobinado, la chapa de unión y la mordaza
  6. Cálculo de las curvas de capacidad térmica para los niveles de GIC de base y máximos

¿Qué hacer después? Evaluaciones de GMD en transformadores envejecidos por el servicio

El equipo de servicios profesionales de Doble puede realizar un estudio de ingeniería para determinar las capacidades del transformador de corriente mientras se encuentre bajo GMD, de acuerdo con la Guía IEEE C57.163-2015.

En el caso de los transformadores más modernos, la mayoría de los datos de entrada del estudio se pueden obtener de la documentación de revisión del diseño.

En los transformadores antiguos (> 20 años) puede que la documentación de revisión del diseño no esté fácilmente disponible. En algunos casos, puede que la información de diseño original esté disponible en el mercado a partir de un nuevo propietario de la información del fabricante de equipos originales (OEM, por sus siglas en inglés). En otros casos, los datos de entrada parciales del estudio se pueden extraer de los informes de pruebas y de los planos generales, mientras que los datos de entrada restantes tendrían que ser aproximados a partir de suposiciones de ingeniería válidas alineadas con la guía de IEEE.

¿Está interesado en obtener más información?

Revise nuestra página de Servicios de mitigación de riesgo de perturbaciones geomagnéticas para obtener más información sobre este tema.

Volver al Blog

Categorías

Autor

Etiquetas

Síguenos

Suscríbete a nuestro blog

  • Ingrese su dirección de correo electrónico
  • Este campo es un campo de validación y debe quedar sin cambios.

Doble Engineering Company

Doble Engineering Company