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Facultad de Ingenierías Físico-MecánicasEscuela de Ingenierías Eléctrica, Electrónica y de Telecomunicaciones


lunes 10 de abril de 2023

Protecciones Eléctricas

Protección de Barras

Gilberto Carrillo Caicedo


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INTRODUCCIÓN

En los sistemas de baja tensión las barras se protegen con un totalizador, que sirve de respaldo a los interruptores termonagnético que se encuentran conectados a la barra, como se muestra en la figura siguiente.


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INTRODUCCIÓN

Si la barra es de alta tensión y de poca importancia, el sistema se puede operar sin protección especial de barras, pero asegurando de todas maneras su protección por medio de los relés de las líneas asociadas con la barra, pero en una barra adyacente como muestra la Fig. (a), como la protección usada es de respaldo, ésta será lenta y menos selectiva, y desconecta por tanto, innecesariamente las cargas derivadas de la línea.


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INTRODUCCIÓN

Figura (a) Protección de barras con relés de respaldo


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INTRODUCCIÓN

Si la importancia de la barra justifica una protección independiente para ella se pueden colocar relés direccionales de sobrecorriente como se muestra en la figura.

Protección direccional de sobrecorriente


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INTRODUCCIÓN

Para realizar la protección de tierra se puede asilar la estructura que soporta la barra y sus aparatos interconectando todos los tableros, tanques de interruptores, etc; por medio de una sola conexión a tierra a través de un CT que alimenta un relé de sobrecorriente como se muestra en la siguiente figura. protección para fallas usando un relé de

sobrecorriente


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PROTECCIÒN DIFRENCIAL DE CORRIENTE CON CTS DE CORRIENTEUCCIÓNA continuación se

muestra su aplicación a una barra con cuatro circuitos. Todos los CT tienen la misma relación de transformación nominal y están interconectados de tal forma que para corrientes de carga ó para corrientes que fluyan hacia una falla externa más allá de los CTs de cualquier circuito, no deberá fluir corriente por la bobina del relé.

Protección de barras con relés de baja impedancia


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CON RELÉS DE ALTA IMPEDANCIA

Para la aplicación de la protección diferencial con CTs y relés de alta impedancia (Figura (b)), a la protección de barras se deben tener en cuenta dos cosas. Una, que el relé no opere cuando ocurre una falla externa y se sature un transformador de corriente, y la otra que opere cuando exista un corto en al barra.

Para que no opere cuando la falla es externa se debe asegurar que la tensión de operación del relé sea mayor que la tensión existente en el transformador de corriente saturado (Ver figura (b)), esto es: 2 2a

IV r r

RTC


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Para ello, si es necesario, se le coloca una resistencia en serie con el relé, reduciendo de esta forma el voltaje correspondiente. Esto seria, entonces:

Para que el relé opere en caso de falla en la barra, la corriente por el rele debe ser mayor que la corriente de operación, esto es:

relérelé

relé esteabilizadora

RV V

R R

min.relé operacónI I


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Vale la pena aclarar que la corriente por el relé será:

Siendo: Resistencia paralela al relé. Resistencia de la rama del relé. Suma de las corrientes secundarias de los CTs.Esto se debe que para limitar el voltaje por el relé a

un valor no destructivo en caso de falla en la barra, se coloca una resistencia en paralelo

prelé

p

RI I

R R

pR

R relé estR R I

pR


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Siendo la máxima tensión que soportaría el relé sin dañarse en el tiempo que dura el coci.

El circuito está en forma unificar, esto es, en la práctica se tendrán tres aparatos por cada elemento mostrado. Ver Fig. (b).

.máx reléV

. ,

.

.

máx relé relé coci máx

pmáx relé relé

p

p relémáx relé

p relé est

V V

RV I R

R R

R RV I

R R R


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Figura (b) Conexión de los CT para protección diferencial con relés de alta impedancia.


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Cuando se presenta una falla en una de las salidas, se puede producir saturación del CT, debido a la componente transitoria de C.D. de la corriente de cortocircuito, o sea que ese transformador se comporta como un cortocircuito como se muestra en la siguiente figura.

circuito equivalente de la conexión diferencial con un CT saturado.


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Ejemplo 1. Hallar la resistencia estabilizadora que habría que adicionar para que el relé no opere en caso de saturación del transformador de corriente. Correspondiente al circuito equivalente

del ejemplo


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Si S está cerrado o el transformador esta saturado:

, pero se coloca Entonces:

.

3

3

0.3 0.2 50 25

251000

25 10

251000

25 10

máx relé

relé

relé

V V

VR

A

VR

A

0estR 200estR

31200 25 10 30ramaV V


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En la curva del CT:

Característica del CT usado en el ejemplo 1


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PROTECCIÓN DIFERENCIAL CON ACOPLADORES LINEALES El problema de saturación del CT se elimina colocando CTs

de núcleo de aire llamados acopladores lineales.La característica de excitación es una línea recta que tiene

normalmente pendiente de 5 voltios secundarios por cada 1000 amperios primarios.

Los acopladores lineales pueden funcionar con su secundario en circuito abierto y además puede tomar muy poca corriente del secundario. Los acopladores lineales se conecten con sus secundarios en serie (Transforman la LCK en LVK) como se muestra en la Fig. (c).

Para condiciones normales de carga o falla externa la sima de las tensiones inducidas en los secundarios es cero, cuando ocurre una falla en la barra colectora, la suma de las tensiones secundarias es diferente de cero, condición que hará funcionar el relé proporcionando protección de alta velocidad para una tensión prefijada.


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PROTECCIÓN DIFERENCIAL CON ACOPLADORES LINEALES

Figura (c) Protección de barra colectora con acopladores lineales.


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PROTECCIÓN DIFERENCIAL PARCIALEn está protección solo los circuitos de los CTs en los módulos de entrada están en paralelo:Generalmente se usan dos tipos de protección diferencial, uno que emplea relés de sobrecorrientes y otro con relés de distancia.En el primer caso los relés de sobrecorriente deben coordinarse con los relés de los circuitos de carga para fallas externas. (Ver Fig. (e))El segundo caso se aplica donde los circuitos de carga tienen reactores limitadores de corriente como se muestra en la Fig. (f).

Tipos de protección diferencial parcial

e. De sobrecorriente

f. De distancia

eef


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Esquemas de protección diferencial

El esquema mostrado a continuación es muy usado por los ingleses y consta de dos conjuntos diferentes de protección, uno de chequeo que determina si la falla es en la barra y otro discriminatorio que desconecte la sección de la barra donde ocurre el coci.Nótese que el esquema de chequeo puede usarse también como respaldo.

Protección diferencial parcial para barra seccionada.

BARRA SECCIONADA.


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DOBLE BARRA.

Un esquema completo de protección contra cortocircuito se muestra en la siguiente figura.

Protección diferencial para configuración doble barra.


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