relés de protección


ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA


TEMA:
RELÉS DE PROTECCIÓN DIFERENCIAL



PROTECCIONES DIFERENCIALES
Introducción
Las protecciones diferenciales basan su funcionamiento en la comparación de las corrientes que entran y salen de un equipo. Su aplicación tiene pocas limitaciones, siendo la principal de ellas, la distancia que separa a los transformadores de corriente, ya quemientras más separados se encuentren, mayor será el burden que representan los conductores de interconexión. Por razones prácticas y económicas, el relé diferencial se usa para la protección de máquinas sincrónicas y asincrónicas, transformadores de poder, barras de subestaciones (SS/EE) y líneas cortas, siempre que su potencia sea importante. (Usualmente sobre unos 5 a 8 MVA). En el caso de líneaslargas, el problema de la lejanía física de los extremos cuyas magnitudes deben compararse se ha subsanado de diferentes maneras dando origen a las protecciones de hilo piloto (alambre o cable de fibra óptica), vía carrier (30-200 kHz), microondas (sobre 900 MHz).
En el esquema de la Figura 4.1 se puede apreciar que la corriente que detecta el relé diferencial R, en las condiciones indicadas, es iguala cero. Al ocurrir una falla, sea monofásica, bifásica o trifásica, en la zona protegida (entre los TT/CC), se produce un desequilibrio que hace fluir una corriente diferencial Id distinta de cero, por el relé R, de modo que éste da la orden de abrir el interruptor correspondiente.

La protección diferencial, por lo tanto, resulta ser eminentemente selectiva, ya que no responde a fallas que noestén comprendidas en su zona de influencia, es decir entre los dos juegos de transformadores de corriente. Por esta razón, no necesita ser coordinada en otras protecciones, como las de sobrecorriente por ejemplo; como además, es independiente de la corriente de corriente de carga circulante, puede tener un pickup muy bajo y ser teóricamente instantánea.
La protección diferencial se construye dediversas formas utilizando distintos principios y con diferentes prestaciones. Entre los relés más utilizados se pueden mencionar: Los de tipo disco de inducción (IJD y STD, ambos de porcentaje, donde el segundo tiene restricción de armónicos), tipo copa de inducción (CFD, utilizado en la protección de máquinas rotatorias), los basados en microprocesador, como el DTP que proporciona funciones deprotección diferencial (87) y respaldo (87R) para transformadores de poder, de frenado por armónicos, filtrado digital de la componente de secuencia cero, sistema interno de compensación de fase con la obtención de las corrientes de cada devanado y fase, a partir de las corrientes de línea, Monitoreo, Registro y Análisis. Todos ellos son fabricados por General Electric.
Protección diferencial debarras
Una de las aplicaciones de la protección diferencial es la de proteger las barras de una subestación, donde las fallas normalmente suelen ser bastante severas. Dada su selectividad inherente, pueden ajustarse de modo que depeje la falla rápidamente a fin de evitar mayores daños y un compromiso mayor de las instalaciones.
La protección diferencial de barras reúne las corrientes de todas laslíneas que llegan o salen de la barra, de modo que la suma instantánea de ellas es siempre igual a cero, en condiciones normales, tanto en términos primarios como secundarios.
En la Figura 4.2 se muestra el esquema diferencial de una subestación a cuya barra llegan cinco líneas, donde se puede apreciar que si todos los TT/CC tienen la misma razón de transformación (50/5, en este caso) y seconectan de acuerdo con la Figura; cuando la suma de las corrientes que entran y salen de la barra es cero, la corriente por el relé R es igual a cero. Conviene hacer notar que, a pesar de que la línea 3 está abierta, no afecta a dicho equilibrio, ya que la impedancia que ofrecen sus transformadores de corriente (de excitación), es mucho mayor que la del resto del sistema.
En el caso de ocurrir una...