Fallas de alta impedancia

   

División de Operaciones – Electro Sur Este S.A.A. 

Informe Técnico Fallas de Alta Impedancia en Sistemas de Distribución
I. Introducción

Las líneas de distribución en media tensión (229, 13.2 y 10 KV), que cruzan diferentes zonas climáticas y topográficas y con diferentes configuraciones topológicas y esquemas de conexión, están expuestas a todo tipo de condiciones, normales yanormales. Un incidente puede hacer que los conductores caigan o se aproximen al suelo, donde, si siguen energizados, ponen en peligro la vida humana y el entorno. Para los ingenieros de las compañías eléctricas es un reto detectar y eliminar el peligro a la brevedad posible. Sin embargo, para ello primero han de identificar y analizar con fiabilidad las fallas causadas por el contacto de losconductores con tierra. Pero por desgracia se presenta un problema cuando la línea caída provoca una Falla de Alta Impedancia (FAI). Si la línea cae sobre el suelo, sea este de concreto, asfaltado, tierra o vegetal, la corriente de falla es tan baja, del orden de 0.1 a 50 Amperios, que los dispositivos de protección convencionales son incapaces de detectarlas. II. Definición de una Falla de Alta ImpedanciaUna falla de alta Impedancia, es aquella que cuando ocurre sea esta fase-fase o fasetierra genera una corriente de falla muy pequeña debido a la alta impedancia que presenta el medio mediante el cual se genera la corriente de descarga. Para sistemas de alta y muy alta tensión este problema fue superado en gran porcentaje debido justamente a los altos niveles de tensión que permiten generancorrientes de falla mayores a los que se presentan en niveles de media tensión. La siguiente tabla muestra valores típicos de corriente de falla de alta impedancia obtenidos con pruebas físicas en el trabajo "High Impedance Fault Implementation Issues" elaborado por B.M.Aucoin y R.H.Jones IEEE Transactions en enero de 1996.

 

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Investigaciones que se vienen desarrollando desde 1970 han venido formulando soluciones y algoritmos para la detección de fallas de alta impedancia en sistemas de distribución, cada cual utiliza un modelo de red y encuentra soluciones parciales para es tipo de red y no puede ser generalizado, debido a la gran variedad de topologías y grupos de conexión utilizan diferentes métodos basados en valoresRMS, Armónicos, No Armónicos y utilizando herramientas y modelos matemáticos que van desde simples relaciones aritméticas hasta el uso de análisis de señales de alta frecuencia como son las transformadas de Wavelet. III. Pruebas experimentales

Electro Sur Este S.A.A. en el afán de encontrar una solución a este problema viene desarrollando pruebas experimentales con la ayuda de profesionalespropios y externos con el uso de relés de ultima tecnología como son los relés SEL-451-4, estos relés cuentan con una función específica para este tipo de fallas basado en el procesamiento de señales digitales DSP y dentro de su algoritmo establece un mecanismo de comparación de la señal a lo largo del tiempo, como se muestra en el brouchure adjunto. En dichas pruebas, que se detallan a continuación,lamentablemente no se tuvo resultados positivos, es decir en dichas pruebas con fallas de alta impedancia fasetierra reales, el relé no actuó pese a las configuraciones realizadas con la ayuda de uno de los representantes del fabricante del relé, con lo que una vez más se demuestra que la detección de este tipo de fallas no son 100% confiables. 3.1 Desarrollos de las pruebas

Las pruebas para ladetección de Fallas de Alta Impedancia se llevo a cabo en los alimentadores DO02 y DO07 del sistema eléctrico de Cusco, ubicando la falla en zonas donde se simulo la caída del conductor de aluminio de 120 mm2 tipo AAAC al piso en superficies de concreto, tierra y gras a distancias de 2 y 5 kilometros de la subestación de Dolorespata de propiedad de EGEMSA, punto de entrega de dichos...