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PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE TRANSMISIÓN • Los sistemas de transmisión son los elementos que, debido a su gran tamaño y extensión, están sometidos a un mayor número de fallas debido a que, en general, están expuestos tanto a factores externos como a las condiciones climáticas. Además, como están ampliamente interconectados y cuentan con múltiples fuentes de generación, las fallas, liberan gran cantidad de energía y deben ser despejadas antes de que el sistema entre en inestabilidad o que la falla se propague. El tiempo de operación se vuelve crítico.
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PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE
TRANSMISIÓN
• Los sistemas de transmisión son los elementos
que, debido a su gran tamaño y extensión, están
sometidos a un mayor número de fallas debido a
que, en general, están expuestos tanto a factores
externos como a las condiciones climáticas.
Además, como están ampliamente interconectados
y cuentan con múltiples fuentes de generación, las
fallas, liberan gran cantidad de energía y deben ser
despejadas antes de que el sistema entre en
inestabilidad o que la falla se propague. El tiempo
de operación se vuelve crítico.
PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE
TRANSMISIÓN
• Tres conceptos son básicos en el diseño de
cualquier sistema de protección y particularmente
en los sistemas de Transmisión. Ellos son:
1. SELECTIVIDAD: El sistema debe detectar las
fallas en su zona de protección.
2. CONFIABILIDAD: Requiere que las protecciones
sean operables todo el tiempo, aún en el caso de
que una parte de ellas haya fallado.
3. SEGURIDAD: Es la capacidad del sistema de
protección de refrenar la operación cuando no
debe operar.
PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE
TRANSMISIÓN
• Métodos de Protección:
1. Protección de Sobrecorriente:
Protección de Líneas Radiales.
2. Protección Direccional de
Sobrecorriente: Protección de líneas con
doble alimentación y Sistemas mallados.
3. Protección de Distancia.
4. Protección Unitaria.
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE
MÉTODOS:
A. Coordinación por Tiempos
B. Coordinación por Corrientes
C. Coordinación Tiempo-Corriente
a- Coordinación por Tiempos:
b- Coordinación por Corrientes:
c- Coordinación por Tiempo-Corriente:
Ventajas de la Protección Tiempo – Corriente:
• Reduce el tiempo de operación y permite
protección de alta velocidad en grandes
porciones de la línea protegida.
• Permite realizar la coordinación del Relé
protegido con el Relé protector usando el
valor de ajuste de la unidad instantánea del
protector y no con el nivel de falla en la
barra, como cuando se usa sólo protección
por tiempos.
2-PROTECCIÓN DIRECCIONAL DE
SOBRECORRIENTE• Cuando la corriente de falla puede cambiar de
sentido, en la ubicación de un relé, es necesario
direccionar su operación.
• Cuando se coordina con relés direccionales, se
deben coordinar entre si, los relés que tengan igual
dirección de disparo.
A. Línea alimentada por ambos extremos.
B. Circuito Mallado
3-PROTECCIÓN DE LINEAS CON RELÉS DE
DISTANCIA
• ¿Cuándo Usar Protección de
Distancia?1. Cuando la protección de sobrecorriente es lenta o
no se puede lograr una buena coordinación.
2. Cuando no es necesario el recierre de alta
velocidad
3. Cuando se puede tolerar el retraso de tiempo al
despejar fallas al final de la línea.
4. Cuando la capacidad de generación cambia en un
rango muy apreciable
5. Debido a la configuración del sistema
TIPOS DE RELÉS DE DISTANCIA
ERRORES EN LA MEDICIÓN DE DISTANCIA
1. Efecto de la Resistencia de Falla: La
resistencia de falla hace que el relé mida la
resistencia más lejos de donde en realidad ocurre.
El efecto también depende del tipo de falla y de la
conexión del relé.
Efecto de la Resistencia de Falla
• La Resistencia de falla afecta a los relés de
Impedancia y a los tipo MHO. Los relés de reactancia
son inmunes a la Rf, ya que sólo ven la parte
imaginaria de la impedancia.
ERRORES EN LA MEDICIÓN DE DISTANCIA
2. Efecto de las Fuentes Intermedias: El aporte de
corrientes a la falla desde las barras intermedias
hace que el relé vea la falla más lejos de donde en
realidad es, afectando el alcance del mismo.
ZR=VR/IR = ZAB + ZF + ZF*ID/IA
El relé ve, adicional a la impedancia real (ZAB + ZF),
la impedancia ZF*ID/IA
Efecto de las Fuentes Intermedias
Aplicando divisor de corriente en la barra B, se tiene:
(ZBD + ZS2)*(IA+ID) (ZAB+ZS1)*(IA+ID)
IA=------------------------- y ID=-------------------------
(ZS1+ZS2+ZAB+ZBD) (ZS1+ZS2+ZAB+ZBD)
ID/IA= (ZAB+ZS1)/ (ZBD + ZS2)
Luego la impedancia medida total será:
ZR= ZAB + ZF + ZF* (ZAB+ZS1)/ (ZBD + ZS2)
Obsérvese que la relación IA/ID es independiente del valor de ZF.
Para compensar el efecto de la fuente intermedia, los ajustes del relé deben hacerse en función de la impedancia que medirá el relé, tomando en cuenta la fuente intermedia, en el punto de ajuste deseado.
PROBLEMAS DE AJUSTE
1. Líneas Muy Cortas: En algunas ocaciones,
cuando las líneas son muy cortas y el valor de
ajuste caen fuera del rango de ajuste del relé, no
es posible obtener selectividad.
PROBLEMAS DE AJUSTE
2. Líneas con Diferentes Longitudes: Cuando las
líneas adyacentes son de muy diferente longitud,
crea conflictos de coordinación con las 2° zonas
PROBLEMAS DE AJUSTE3. Solapamiento de las terceras zonas:
PROBLEMAS DE AJUSTE
4. Líneas en Derivación (Tee-off): Para prevenir el
“sobre alcance” bajo cualquier condición de
operación, la zona 1, instantánea, de cualquiera de
los terminales, debe ser ajustada entre 80% y 90%
de la línea más corta (en ohmios reales).
PROBLEMAS DE AJUSTE
Problema: Cuando la sección de línea CD es
considerable mayor que BD, el ajuste de la 1° zona
desde A, sólo protegerá una pequeña zona de la línea
CD. Esto deja una gran porción de esta línea para ser
protegida por la segunda zona del relé A.
PROBLEMAS DE AJUSTE
5. Cordinación con las Protecciones de Baja
Tensión: Para ajustes altos de los relés de
distancia se debe chequear su coordinación con
los dispositivos de baja tensión.
PROBLEMAS DE AJUSTE6. Verificación con la Impedancia de Carga: En
situaciones de contingencia, se debe verificar la
Impedancia de Carga.
4-PROTECCIÓN UNITARIA
• Se protege la línea como un todo pero requiere
del intercambio de información entre los
extremos de la línea.
PROTECCIÓN PILOTO• Forma de Protección Diferencial que dispone de
un Canal de Comunicación entre los extremos de
la línea a proteger. Su objeto es determinar con
exactitud si una falla es interna o externa a la
zona de protección
PROTECCIÓN PILOTO
• VENTAJAS:
1. Provee protección de alta velocidad en
toda la línea.
2. Reduce la posibilidad de daños en la
línea y en el sistema
3. Mejora la estabilidad transitoria del
sistema.
4. Permite recierre de alta velocidad
PROTECCIÓN PILOTO• La secuencia de eventos es muy importante en
la protección piloto. Un resumen del tiempo total
de despeje se presenta en la siguiente tabla:
Sistema de
ProtecciónTiempo de
Operación ms
Tiempo de
Operación 60Hz
Relés 8-10 0.5-0.6
Interruptores 30-50 1.8-3.0
Sub-total 38-60 2.3-3.6
Señal Piloto 10-30 0.6-1.9
Total 48-90 2.9-5.4
PROTECCIÓN PILOTO• La protección piloto, en general, está
constituida por los siguiente equipos: Un
medio físico de comunicación, equipos de
telecomunicaciones, equipos de
teleprotecciones y los equipos de protección
PROTECCIÓN PILOTO
• Conceptos Generales:
La Protección Piloto es una forma de
protección de línea que usa canales de
comunicación como un medio de comparar
las condiciones eléctricas en los terminales
de la línea. Esto se logra mediante la
transmisión de señales piloto que se usan
para proveer a los dispositivos de protección
con información que puede utilizarse para
determinar la necesidad de disparar la línea.
PROTECCIÓN PILOTO• La comunicaciones pilotos pueden tomar
formas diferentes dependiendo de la tecnología
utilizada para transferir la información:
1. Forma de la Señal: Analógica o Digital. La
tendencia actual es al uso de equipos digitales.
2. Frecuencia de la Señal: DC; Frecuencia del
Sistema (Hilo Piloto CA); Audio Frecuencias (20
a 20.000 Hz); Frecuencia de Onda Portadora
(30 a 600 KHz); Radio Frecuencias: 10 KHz a
100.000 MHz; Frecuencias de Microondas (más
de 100.000 MHz; Frecuencias de Luz Visible.
PROTECCIÓN PILOTO3. Medio de Transmisión de la Señal:
• Protección de Hilo Piloto: Utiliza un circuito metálico auxiliar para comunicar los relés de ambos terminales.
• Protección de Onda Portadora (Carrier): El mecanismo de comunicación entre relés es una señal piloto que se sobreimpone a la frecuencia del sistema sobre los conductores de potencia de la línea.
• Protección de Microondas: Utiliza un canal de microondas para comunicar los extremos. Se puede utilizarpara transmisión de voz y data.
• Protección de Fibra Óptica: La comunicación se realiza mediante pulsos de luz en un conductor de fibra óptica.
Protección de Hilo Piloto• Ventajas: Económico en líneas Cortas
• Desventajas: Suceptible a peligros externos.
Requiere muchos equipos. No se utiliza en líneas
de más de 20 Kms.
Protección de Onda Portadora• Ventajas: Confiable ya que el canal es la misma línea. Poco
suceptible a peligros externos. Relativamente económico en
líneas largas. Fácil de mantener. Puede incluir canales de
voz.
• Desventajas: Espectro de frecuencias limitado. Suceptible a
ruidos en la línea. Requiere acopladores de línea y trampas
de onda.
Protección de Microondas
• Utiliza el aire (con línea de vista) para transmitir
información entre las subestaciones
• Ventajas: No es afectado por ruidos en la línea
de transmisión. Puede manejar un gran número
de subcanales para voz, control y data. No es
necesario sacar de servicio la línea para
mantenimiento.
• Desventajas: Instalación inicial muy costosa.
Requiere un camino con línea visual, lo cual
puede requerir terreno adicional. Sujeto a
interferencias climáticas.
Protección de Fibra Óptica• Ventajas: La capacidad es prácticamente
ilimitada. Una sóla fibra puede tener hasta 8000 canales y se puede incrementar utilizando fibras en paralelo. Es inmune a interferencias eléctricas o magnéticas y provee alta calidad de transmisión. Tiene poca atenuación de la señal y con el uso de repetidores se puede transmitir a lo largo de varios cientos de kilómetros.
• Deventajas: Su instalación inicial es costosa y sólo es compatible con equipos digitales.
Clasificación de los Sistemas Piloto
1. POR EL USO DEL CANAL:
• Sistema Piloto de Bloqueo: Se usa el canal
sólo para prevenir el disparo de uno o más
terminales en el caso de fallas externas.
No se requiere el uso del canal en caso de
fallas internas, esto es, el disparo ocurre en
ausencia de señal en el canal.
• Sistema Piloto de Disparo Transferido: Se
debe transmitir y recibir una señal antes que el
disparo ocurra para fallas internas.
No se requieren señales en el canal para fallas
externas.
Clasificación de los Sistemas Piloto2. POR PRINCIPIO DE DETECCIÓN DE FALLAS:
• Sistema de Comparación Direcional: Los relés de detección comparan la dirección del flujo de corriente en ambos terminales de la líneaSi la corriente fluye hacia la línea en ambos terminales, indica una falla interna y la línea se dispara en ambos extremos.Si la corriente fluye hacia la línea en un extremo y fuera de ella en el otro, la falla se considera externa y no se produce disparo.
• Sistema de Comparación de Fases: Los relés comparan, vía el canal, las fases relativas de las corrientes en ambos extremos.Si las corrientes, en ambos terminales están relativamente en fase, se indica una falla interna y se ordena el disparo.Si las corrientes están relativamente desfasadas 180º, se indica una falla externa y no se produce disparo.
