Detección de apertura de una fase en los sistemas de alimentación exterior de una central nuclear
Resumen
Este proyecto ha abordado la detección de apertura de una fase en los sistemas de
alimentación exterior de una central nuclear con una configuración muy común.
En la configuración estudiada, el generador está conectado a la red a 400 kV a través del
transformador principal. La red a 400 kV es la red de transporte a la cual la central
vierte su producción. Se considera que existe interruptor de generación, que permite
aislar el generador del resto del sistema eléctrico de la central, permitiendo que, en caso
de parada del grupo, el sistema eléctrico de la central quede alimentado desde la red a
400 kV a través del transformador principal y del transformador auxiliar. El sistema
eléctrico de la central también puede estar alimentado de una red a 132 kV a través del
transformador de arranque.
El EPRI ha propuesto un método de detección basado en la aplicación de una tensión en
el neutro del transformador y en el análisis armónico de la corriente de neutro en
condiciones normales y en condiciones de falta. En condiciones normales, la corriente
de neutro contiene 3º armónico y no contiene 5º armónico. Por el contrario, en
condiciones de fase abierta, la corriente de neutro no contiene 3º armónico y contiene 5º
armónico.
El objetivo de este proyecto fin de grado es la concepción de un sistema de detección de
la pérdida de una fase en los sistemas de alimentación exterior de una central nuclear,
con una configuración muy común, a partir del sistema concebido por el EPRI. En lugar
de aplicar una tensión en el neutro, este proyecto plantea simplemente analizar el
contenido en armónicos de la corriente de neutro.
Se considera que en la citada configuración hay dos sistemas de alimentación exterior.
Cuando se utiliza uno de ellos, el otro se encuentra en vacío.
Se ha abordado el problema utilizando:
1. Análisis por componentes simétricas de la pérdida de una fase.
2. Simulación detallada de la pérdida de una fase utilizando el programa ATP.
El análisis por componentes simétricas ha mostrado que la corriente de neutro en caso
de falta serie es 3 veces la corriente de vacío del transformador.
La simulación por el programa ATP ha confirmado que en condiciones normales, la
corriente de neutro contiene 3º armónico y no contiene 5º armónico. Por el contrario, en
condiciones de fase abierta, la corriente de neutro no contiene 3º armónico y contiene 5º
armónico.
Se ha comprobado que el esquema es aplicable a los dos sistemas de alimentación
exterior de la central nuclear de configuración típica considerada. This final degree project has addressed the development of a system to detect an openphase
fault in the external power system of a nuclear power plant which power system
exhibits a common configuration.
In case of such configuration, the generator is connected through the main transformer
to a 400 kV network, which is the transmission network that receives the power plant
production. The plant has a generator circuit breaker which isolates the generator from
the plant electric power system. In case that the generator is disconnected from the
network, the plant electric power system remains fed by the 400 kV network through
the main transformer and the station auxiliary transformer. The plant electric power
systems may also be fed by a 132 kV network through the start-up transformer.
EPRI has suggested a method based on injecting a voltage at the neutral of the
transformer and analyzing the harmonic content of the neutral current. In normal
conditions, the neutral current contains 3rd harmonic component and does not contain 5th
harmonic component. In fault conditions (open phase fault), the neutral current does not
contain 3rd harmonic component and contains 5th harmonic component.
The aim of the final year project is to conceive a system to detect a one open phase fault
in the electrical supply systems of a nuclear power plant which power system exhibits a
common configuration based on the EPRI idea. Instead on injecting a neutral voltage,
this final year project proposed to analyze merely the harmonic content of the neutral
current.
We have considered a nuclear power plant which power system exhibits a common
configuration supplied by two external power systems. Moreover, one system is under
no load when the other is loaded.
In order to reach the project goals, the project has undertaken two studies:
1. A fundamental study: analysis of the open-phase fault in the steady state by
symmetrical components.
2. A simulation study: detailed simulation of the open-phase fault using the ATP
program.
The symmetrical components analysis of an open-phase fault in the external power
system has revealed that the neutral current in case of open phase faults is 3 times the
transformer no load current.
ATP simulation has confirmed that in normal conditions, the neutral current contains 3rd
harmonic component and does not contain 5th harmonic component whereas in fault
conditions (open phase fault), the neutral current does not contain 3rd harmonic
component and contains 5th harmonic component.
The project has also proved that the proposed approach is applicable to both power
supply systems of nuclear power plant under consideration.
Trabajo Fin de Grado
Detección de apertura de una fase en los sistemas de alimentación exterior de una central nuclearTitulación / Programa
Grado en Ingeniería ElectromecánicaMaterias/ UNESCO
33 Ciencias tecnológicas3306 Ingeniería y tecnología eléctrica
330602 Aplicaciones eléctricas
3320 Tecnología nuclear
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