Aplicación de reles de distancia

CASO PRÁCTICO DE APLICACIÓN
Relé de Distancia
En los circuitos de trasmisión de alta tensión, los niveles de corriente de falta son altos, por lo cual si una falta no es despejada rápidamente, puede causar inestabilidad al sistema de potencia así como daños al personal o al equipamiento. Por esta razón, los relés de distancia son empleados en vez de los relés de sobrecorriente.

Las ventajasde aplicación de relés de distancia, en comparación con los relés de sobrecorriente son:
- mayor zona de operación instantánea
- mayor sensibilidad
- más fáciles de ajustar y coordinar
- no son afectados por los cambios en la configuración del sistema de potencia
Un relé de distancia calcula impedancia como el cociente entre la tensión y corriente, en su ubicación en el sistema de potencia,para determinar si existe una falta dentro o fuera de su zona de operación.

Dado que en las líneas de trasmisión la impedancia de la línea es proporcional a su longitud; es apropiado utilizar relés de distancia para medir la impedancia de la misma desde la ubicación del relé hasta un punto determinado (lugar de la falta).
De allí que a los relés de impedancia se los llame relés de distancia.El relé de distancia está conectado a la línea a través de los transformadores de medida. Suponemos que ocurre una falta a una distancia nZLΩ desde el relé. Dado que la tensión en el lugar de la falta es: VF = 0, la tensión en el relé es: VR = IR nZL.

La figura siguiente muestra la representación de la línea protegida por un relé de distancia, a instalar en G. El sistema también puede serrepresentado por una gráfica R-X (plano de impedancia).

Los relés de distancia se pueden clasificar según la forma de sus zonas de operación.
En general se reconocen cuatro formas de la característica de operación, las cuales se muestran en la Fig.2:

- a. Característica de impedancia
- b. Característica de admitancia o mho
- c. Característica de reactancia
- d. Característica poligonal ocuadrilateral
Un relé de distancia opera si la impedancia medida por el relé está dentro de su característica de operación.

MEDIDA DE LA IMPEDANCIA DE FALTA

En un sistema de potencia trifásico, hay 10 tipos diferentes de faltas:

- trifásica: abc
- bifásicas: ab – bc – ac
- bifásicas a tierra: abg – bcg – acg
- una fase a tierra: ag – bg – cg

Las ecuaciones que representan lasrelaciones entre tensiones y corriente, en la ubicación del relé, son diferentes para cada tipo de falta. Es fundamental en los relés de distancia, independientemente del tipo de falta, que siempre se mida la impedancia de secuencia positiva. Por lo tanto, los ajustes de las zonas de operación se realizan en base al valor de impedancia de secuencia positiva.

ZONAS DE PROTECCIÓN

El esquema básico delos relés de distancia comprende una zona 1 instantánea y al menos dos zonas con disparo temporizado. Los ajustes típicos para un relé de distancia de 3 zonas se muestran en la Fig.3. Los relés digitales pueden tener hasta 5 zonas y algunas de ellas se las puede ajustar para operar hacia atrás. Los ajustes típicos de cada zona son:

- Zona 1: Alcance = 80% impedancia de la línea; Tiempo:instantáneo
- Zona 2: Alcance = 120% impedancia de la línea: Tiempo: 0.3 a 0.6 s
- Zona 3: Alcance = respaldo de líneas adyacentes: Tiempo: >1 s

Este tipo de sistema de protección no es adecuado cuando se requiere un disparo instantáneo en ambos extremos, como se muestra en la Fig.4, el cual es crítico para mantener la estabilidad del sistema de potencia. En estos casos se utilizan relés dedistancia con comunicación.

RELÉS DE DISTANCIA CON COMUNICACIÓN

Para lograr disparos instantáneos en ambos extremos de la línea se utilizan relés de distancia donde se habilitan esquemas de teleprotección. Los esquemas de teleprotección interconectan los relés de distancia de en ambos extremos de la línea mediante canales de comunicación, para poder identificar si la falta es dentro del equipo...