Proteccion diferenicail de barras

PROTECCION DIFERENCIAL DE BARRAS

INTRODUCCION

Una variedad de métodos se ha usado para implementar los esquemas de protección diferencial de barras. La introducción de la tecnología digital ha permitido introducir considerables mejoras en las protecciones diferenciales de barras. Es el propósito de este trabajo revisar los diferentes métodos que se han utilizado y debatir mejoras que sepueden proporcionar a través de la tecnología digital.

CONDICIONES BASICAS

La ley de Khirchoff establece que la suma de corrientes que ingresan a un nodo determinado es igual a la suma de corrientes que salen del mencionado nodo. Consideremos dos condiciones demostradas para la barra simple mostrada en la Figura:

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Para el caso de una falla externa, las corrientes que salen de lasbarras son iguales a la suma de todas las corrientes que ingresan a la barra, y la suma total es cero; esta situación es igual en condiciones de flujo de potencia normal. Por otro lado, para el caso de una falla interna, la suma de todas las corrientes que ingresan a la barra es igual a la corriente de falla total (la suma total no es cero).

Desafortunadamente, en la práctica existeninconvenientes que no permiten conseguir una protección diferencial ideal, por lo que deben seguirse ciertos pasos para asegurar que la protección diferencial trabaje adecuadamente aún en condiciones no ideales.

PRINCIPIOS BASICOS DE UN SISTEMA DIFERENCIAL

Un sistema de protección diferencial básico se muestra en la figura. Los transformadores de corriente (TC´s) tienen la misma relación y estánconectados con el mismo sentido de polaridad de ahí que las corrientes que circulan en el circuito ubicado entre los TC´s sean cero (Id=0) para las fallas externas y condiciones normales de flujos de potencia, mientras que circulará por el Relé la corriente de falla total para fallas todas las fallas internas que se presenten (Id=If).

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Si los transformadores de corriente se comportaranidealmente, es decir reflejaran en el lado secundario exactamente lo que ocurre en el lado primario de los mismos, el sistema de protección de la figura anterior sería fácil de implementar usando relés de sobrecorriente. Desafortunadamente, en la práctica los transformadores de corriente se pueden saturar y hacer que la protección diferencial opere en otros rangos diferentes al de una operación ideal.SATURACION DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

La saturación se produce cuando el flujo necesario para producir la corriente secundaria supera la densidad de flujo de saturación del núcleo según lo dictado por las dimensiones físicas de los T.C. La saturación de un transformador de corriente depende de los siguientes factores:

• Relación de Transformación de los T.C.
• Área de lasección transversal del Núcleo.
• Carga conectada en el secundario del transformador.
• Magnitud de la Carga.
• Presencia y cantidad de flujo remanente (si existe).
• Magnitud y dirección de la componente DC de la corriente (si existe).
• Densidad del flujo de saturación del núcleo de acero.

Un caso típico de la saturación del TC se muestra en la figura 3 para undesplazamiento pleno con una constante de tiempo de aproximadamente 3 milisegundos. El momento de la saturación (el punto donde el secundario empieza a distorsionar) depende de los factores antes mencionados y se puede determinar como se describe en la figura.

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Lo importante es destacar que la corriente secundaria puede ser bastante distorsionada en relación con la corriente primaria. En esteejemplo, la corriente secundaria es bastante distorsionada por lo menos durante cinco ciclos.

Si las condiciones son lo suficiente graves, es posible que la distorsión pueda ser aun peor de lo que se muestra en el ejemplo y la saturación puede empezar a producirse incluso antes. La TC con el tiempo va a salir de la saturación y la corriente secundaria tendrá la misma forma que la primaria....