PROTECCIONES ELECTRICAS

TEMA:

PROTECCIONES DIRECCIONALES

NOMBRE: MAURICIO GONZALEZ VERA CURSO: INGENIERIA EN ELECTRICIDAD PROFESOR: GUSTAVO TORRES UNIVERSIDAD DE ACONCAGUA

Protecciones Direccionales

INTRODUCCIN.

Se denomina proteccin direccional de sobre corriente a aquella que responde al valor de la corriente y a la direccin de la potencia de cortocircuito en el punto de ubicacin. La proteccin opera si la corriente sobrepasa el valor de arranque y la direccin de la potencia coincide con la correspondiente a un cortocircuito en la zona protegida. Se compone de una proteccin de sobrecorriente con selectividad relativa, completa con una muestra de medicin que determina la direccionalidad de la potencia de cortocircuito que el denominado relevador direccional. La proteccin direccional de sobrecorriente es aplicable en redes con alimentacin bilateral o en lazo, tanto para cortocircuito entre fases, como a tierra. La necesidad de direccionalidad puede demostrarse a partir de la red de alimentacin bilateral mostrada en la Figura 3.1. Para lograr la selectividad por tiempo entre las protecciones de sobrecorriente 2 y 3 de la red, la proteccin 2 debe ser ms rpida que la 3 para la falla F y ms lenta que la falla F.

Figura 3.1: Red de alimentacin bilateral. Para cortocircuito entre dos fases aparecen componentes de secuencia positivas y negativas de cortocircuito en la potencia. En el punto del cortocircuito limpio se cumple que la componente de secuencia negativa y positiva de la potencia son iguales. Por otra parte en todos los neutros del sistema la componente de secuencia negativa de la potencia de cortocircuito es cero. Por tanto este tipo de cortocircuito (componente de secuencia positiva de la potencia de cortocircuito) fluye de la barra hacia el punto de falla hacia todos los neutros del sistema. Las protecciones direccionales se pueden catalogar como un tipo particular de las protecciones de Sobrecorriente, porque al igual que estas, reaccionan a un valor prefijado de corriente, pero actan cuando la potencia de falla circula en un sentido determinado (el sentido positivo de operacin, en la proteccin de lneas, es de la barra a la lnea donde esta conectada la proteccin). Las protecciones direccionales constan de rganos de medida (de corriente de potencia), rels de tiempo y rels auxiliares, todos los cuales deben actuar para que el Interruptor opere. De los componentes, el que tipifica la proteccin es el rgano de medida direccional de potencia que generalmente es un rel, y se conecta de manera que responda nicamente en caso que la potencia, circule en el sentido prefijado anteriormente.

2

Protecciones Direccionales

Funcin 67 La proteccin de sobrecorriente direccional es similar a la de sobrecorriente no direccional; pero, adems, se debe especificar la direccin del flujo de corriente para la que se aplica la proteccin. Para su evaluacin numrica por el rel se requiere una referencia o polarizacin con la que se efecta el clculo. Se prefiere usar la tensin porque se su ngulo se mantiene relativamente constante durante una falla y usualmente se aplica lo siguiente: Corriente fase R: Tensin ST Corriente fase S: Tensin TR Corriente fase T: Tensin RS Se debe notar que el ngulo de fase entre las corrientes y las tensiones mencionadas es aproximadamente de 90 de manera que para el clculo se considera el valor en c cuadratura. Sin embargo, su valor va a depender de la relacin X/R del circuito de falla, por tanto se debe verificar que el ngulo de operacin del rel es apropiado para obtener la mxima sensibilidad. Funcin 67N La proteccin de sobrecorriente direccional a tierra es similar a la de sobrecorriente no direccional; pero, adems, se debe especificar la direccin del flujo de corriente para la que se aplica la proteccin. Para su evaluacin numrica por el rel se requiere una referencia o polarizacin con la que se efecta el clculo. Se prefiere usar la tensin homopolar por lo cual se debe ajustar el ngulo de mxima sensibilidad segn el sistema de puesta a tierra. Como referencia se indica: Sistema de transmisin con puesta a tierra directa -60 Redes de distribucin con puesta a tierra directa -45 Sistema con puesta a tierra a travs de resistencia 0 Para una mejor evaluacin de la condicin de falla se utiliza tambin el valor de ambas magnitudes la corriente homopolar y la tensin homopolar, de manera que el rel viene a ser de potencia homopolar. Funcin 32 La proteccin de potencia inversa se aplica para evitar el flujo de potencia activa en una determinada direccin y se calcula a partir de la tensin y la corriente que mide el rel La proteccin de potencia inversa se aplica a los generadores y su ajuste se hace en funcin de la potencia nominal. Para ello se debe considerar una temporizacin que permita evitar falsas actuaciones cuando la mquina absorbe potencia sincronizante o cuando se produce una oscilacin de potencia.

3

Protecciones Direccionales

P = Va Ia cosa +Vb Ib cosb +Vc Ic coscUSO DE LA PROTECCIN DIRECCIONAL Lo dicho anteriormente permite plantear que esta proteccin se emplea en lneas independientes con ms de una fuente de alimentacin, en circuitos de lazo alimentados por una sola fuente, con voltajes menores de 35kV; a veces se recomienda su uso en lneas de voltajes superiores (incluso cuando se emplean protecciones de distancia). Se tiene en cuenta que las protecciones direccionales actan ante fallos monofsicos en tanto las de distancia solo accionan ante fallos polifsicos. Tambin se usa a la salida de generadores para su proteccin contra motorizacin (potencia invertida).

TIPOS DE RELS DIRECCIONALES Un diagrama de flujo para este tipo de proteccin es el mostrado en la fig.4.2. Un nuevo elemento est incluido en el esquema (el rel direccional), los dems elementos coinciden con los de una proteccin de sobrecorriente.

Donde, 1: es un rel direccional; 2: rels de sobrecorriente; 3: rel de salida; 4: rels de tiempo; TP: transformadores de potencial; TC: transformadores de corriente; I: interruptor. El rel direccional de potencia es alimentado a travs de transformadores de corriente y potencial y se conecta de manera que responda solo a un sentido de la potencia de cortocircuito. Los rels direccionales deben ser alimentados por dos cantidades elctricas distintas, propias del sistema que se pretende proteger, una de las cuales se toma como referencia. De acuerdo a las magnitudes necesarias para su alimentacin los rels pueden ser:

4

Protecciones Direccionales a) Corriente - corriente. b) Voltaje - voltaje. c) Voltaje - corriente. El ltimo es el ms utilizado y se le conoce como rel direccional de potencia. De acuerdo a sus principios constructivos, puede ser clasificado como: A. Electromecnicos. Se subdividen en:

Electromagnticos. Inductivos. Ferroelectrodinmicos. Inductivo - dinmicos.

B. Estticos Tanto los rels estticos como los electromecnicos (que tienen principio de operacin electromagntico) comparan valores absolutos de las cantidades actuantes, los dems comparan las fases de las magnitudes elctricas.

CARACTERSTICAS DE LAS PROTECCIONES DIRECCIONALES El funcionamiento de todos los rels que comparan las amplitudes son de corriente-voltaje, dependen del sentido en que fluye la potencia aplicada a sus terminales (Sr.), segn la expresin: Sr =Vr x Ir x sen(sm-r) donde: Vr e Ir son la tensin y la corriente respectivamente en la entrada del rel, r es el desfasaje entre Vr e Ir, sm es un ngulo que depende del rel y posee un valor constante. De acuerdo al valor de vsm los rels direccionales pueden ser:

tipo seno (sm = 0 ) tipo coseno (sm = 90 ) tipo combinado (0 < sm < 90 )

La condicin de operacin de los rels direccionales ms comunes se describe: -(90 - sm) (90+ sm) donde: sm es el ngulo de mxima sensibilidad. La expresin es la base para la representacin de la caracterstica angular del rel direccional en el plano complejo: Zr = Vr Ir

5

Protecciones Direccionales En dicho plano el ngulo r es positivo para impedancias inductivas (corriente adelantada con respecto a la tensin). ALGUNOS RELS DIRECCIONALES

PROTECCIONES DIRECCIONALES DE SOBRECORRIENTE Consideraciones generales Estas protecciones pueden ser instantneas, de tiempo definido o de tiempo inverso, con el agregado de un elemento direccional, que en el caso de los rels electromecnicos, puede ser de tipo copa de induccin, por ejemplo. As, estar controlados o supervisados direccionalmente por estos elementos. En este apartado, se analizar el comportamiento del elemento direccional de un sistema. En un sistema de corriente alterna (C.A.), la corriente, es una magnitud cuya direccin slo puede ser determinada en relacin a otra; se puede solamente afirmar que dos corrientes tienen o no la misma direccin. Es decir, la corriente no tiene una direccin absoluta. La potencia, en cambio, especialmente la potencia activa, es una magnitud cuya direccin es posible determinar en forma absoluta, aunque como magnitud de medida para un sistema de proteccin contra cortocircuitos no presenta mayores ventajas que la corriente y su aplicacin, por otra parte, introducira enormes complicaciones. Sin embargo, esta propiedad de la potencia activa permite su aplicacin como otro medio de seleccin en un sistema escalonado de protecciones, agregado a otras magnitudes y aisladamente en un sistema de proteccin por comparacin. Un sistema escalonado de protecciones basado en la medida de potencia operar solamente para una determinada direccin de ella y evitar la operacin del equipo de desconexin cuando ella fluya en la direccin opuesta.

6

Protecciones Direccionales As, es posible complementar la aplicacin de la corriente como magnitud de medida con un rel direccional (o de potencia) para el caso de una distribucin como la que se muestra en la Figura 3.21). El rel direccional impide la operacin de los rels de sobrecorriente cuando la potencia fluye hacia afuera de la seccin protegida. Para una falla que ocurra en el lugar indicado en la figura, operan los rels del circuito fallado, es decir los ubicados en los puntos 3 y 4. El rel direccional ubicado en 2, en cambio, bloquea el desganche del interruptor respectivo, impidiendo as una desconexin inadecuada del circuito no fallado. De este modo se obtiene una selectividad que no podra conseguirse con rels de sobrecorriente.

G

T r a f o

1

2

3

4

Figura 3.21.- Aplicacin de la proteccin de sobrecorriente en una lnea en doble circuito

Seleccin de la corriente y de la tensin Como se indic, el empleo de la potencia activa (medida en forma monofsica o trifsica) como magnitud para discriminar la ocurrencia de un cortocircuito presenta dificultades en su aplicacin. La tensin en el lugar de la falla es prcticamente nula y, en consecuencia, la potencia no puede medirse. Es evidente que esta desventaja disminuye cuando la falla origina un arco, debido a la pequea cada de voltaje que all se produce. En consecuencia la sensibilidad de un rel direccional debe ser lo ms alta posible. Otra desventaja es el bajo factor de potencia del circuito hasta el punto de falla; esto trae como consecuencia que la potencia que fluye es esencialmente reactiva. Esta complicacin es mayor en lneas areas que en cables. La zona de insensibilidad del rel es aquella que se extiende desde el lugar en que est instalado hasta un punto determinado, tal que para fallas que ocurran en ella el rel no operar, por las causas antes indicadas. Es evidente que no es posible controlar la magnitud del voltaje, pero en cambio, es posible disminuir fuertemente la zona de insensibilidad variando el factor de potencia artificialmente mediante una adecuada seleccin de los voltajes y corrientes que alimentan el rel. Para conseguir un factor de potencia igual a uno (en falla) en el rel es necesario elegir un voltaje y una corriente tales que su desfase sea igual al ngulo de la impedancia de la lnea, estando la corriente en adelanto con respecto al voltaje. De este modo, al ocurrir un cortocircuito, la corriente se retrasar en el ngulo de impedancia de la lnea quedando en fase con el voltaje. El sistema de medida del rel se comportar, entonces, como si la potencia que fluye hacia el cortocircuito fuera puramente activa. Adems, los voltajes

7

Protecciones Direccionales elegidos deben ser tales que con la ocurrencia de un cortocircuito mantengan su valor en todo lo que sea posible. Esto, naturalmente, es solo posible para el caso de cortocircuitos monofsicos o bifsicos ya que para uno trifsico los tres voltajes bajan en la misma proporcin. Se distinguen conexiones de 0, 30, 60 y 90. As, la conexin de 0 corresponde a aquella en que el voltaje y corriente estn en fase, por ejemplo, o bien I12 y V12. Para las otras conexiones la corriente adelanta al voltaje en 30, 60 o 90. En la Figura 3.22 se muestran los diagramas fasoriales correspondientes a la alimentacin del rel de la fase 1. Para los rels de las fases 2 y 3, los voltajes corresponden a la rotacin del caso. En esta forma, se pretende que el voltaje elegido no sea apreciablemente afectado en magnitud y fase en casos de fallas no balanceadas. La conexin de 60 se puede lograr en la prctica colocando en el mismo polo dos bobinas alimentadas para el caso de la figura, con los voltajes V23 y V13 de tal manera que el flujo resultante sea proporcional a la suma de estos voltajes.

1

1

1

I1 3 V23Conexin de 90

I1 2 V23+V13

2

3

V13

2

3

Conexin de 30

Conexin de 60

Figura 3.22.- Diagramas fasoriales para las conexiones del rel de la fase 1

Principios bsicos de los rels direccionales Los rels direccionales (o de potencia) cumplen con la funcin de detectar el sentido de flujo de la potencia activa y estn, por lo tanto, basados en los principios del wttmetro. Pueden ser del tipo electromagntico, de induccin o electrnico. Una forma constructiva muy comn, es la de tipo balanza (electromagntico) que se muestra en la Figura 3.23, que corresponde al elemento direccional de los rels HZ de la Westinghouse. Los rels direccionales de induccin pueden ser de cilindro o de disco. Por ejemplo, las unidades direccionales de los rels CR de la Westinghouse y de los IBC de General Electric son del tipo cilindro de induccin; los rels direccionales de tierra ICP e ICC, de General Electric, son de tipo disco de induccin. Entre los electrnicos se pueden mencionar el TCW y el TCCV, ambos de General Electric y el 7SP88 de Siemens.

8

Protecciones Direccionales Para deducir la ecuacin caracterstica, se considerar el rel tipo balanza de la Figura 3.23. En este rel cada ncleo se encuentra sometido al torque resultante del efecto del flujo de dos bobinas: una de voltaje y otra de corriente. El flujo producido en la bobina de corriente es proporcional a la corriente I y el flujo producido en la bobina de potencial ser proporcional al voltaje V, siempre que se desprecie la saturacin. Las dos bobinas de voltaje tienen igual nmero de vueltas y se encuentran enrolladas en el mismo sentido. Las bobinas de corriente tienen igual nmero de vueltas pero estn enrolladas en sentido contrario, tal como puede verse en la Figura 3.23 a), de manera que el torque de operacin TOP ser:TOP = kA Y el torque de retencin TR es: TR = kB + K (3.19) Donde A y B son los flujos producidos en los respectivos ncleos, K R es el torque asociado al resorte y la constante de proporcionalidad k es la misma para ambos torques, por tratarse de bobinas iguales. De acuerdo con la Figura 3.23 b), se puede escribir: A = i + v + 2 i v x cos( )= k ' B = i + v - 2 i v x cos( )= k ' El rel operar cuando TOP TR, es decir: kA kB + KR (3.18)

[I + V+ 2VI cos( )] [I + V - 2VI cos( )]

(3.20)

(3.21)

Reemplazando los valores dados por (3.20) y ordenando se tiene: 4kk'VI cos( ) KR (3.22) Finalmente se puede escribir: VI cos( ) K (3.23) Donde K= KR /4kk y es el ngulo entre el flujo v y el voltaje V. Cuando =, el torque es mximo, por lo que al ngulo se le denomina ngulo de torque mximo

Vv B i -i A

I

9

Protecciones Direccionales

Figura 3.23.- Rel direccional Diagrama fasorial

En este caso, el ngulo de torque mximo depende de las caractersticas de la bobina de voltaje, ya que representa el ngulo de su impedancia. La ecuacin (3.23) es vlida, independiente de que el rel sea de tipo electromagntico, de induccin o de estado slido. Es factible alterar el torque de operacin variando el ngulo de torque mximo, lo que se consigue en la prctica, a travs de dispositivos desfasadores adecuados.Representacin de las caractersticas de un rel direccional

As como para los rels de sobrecorriente, sus caractersticas se representan en forma de curvas tiempo-corriente, en el caso de los rels direccionales, sus curvas representativas estn basadas en la ecuacin (3.23). En ellas, tanto V como I y pueden considerarse como variables o parmetros, dando origen a las siguientes curvas caractersticas: Caractersticas voltaje-corriente para constante Esta caracterstica responde a la ecuacin (3.24); es decir, el producto VI es constante, lo que corresponde a una hiprbola, tal como se muestra en la Figura 3.24, donde 3 > 2 > 1VI K Cos( )

(3.24)

Caracterstica en coordenadas polares La caracterstica ms til es la que representa la ecuacin (3.23) en coordenadas polares (Figura 3.25) V Rel opera

1 2 3

I

K

I Rel no operaFigura 3.24.- Caracterstica V-I para constante Figura 3.25.- Caracterstica en coordenadas polares

10

Protecciones Direccionales

Caractersticas voltaje-ngulo para I constante La Figura 3.26 representa esta caracterstica, donde I1 > I2 > I3. Caractersticas corriente-ngulo para V constante La Figura 3.27 representa esta caracterstica, donde V1 > V2 > V3. V I V3 V2 V1

Rel opera

I3 I2 I1

Rel opera

Figura 3.26.- Caracterstica V- para I constante

Figura 3.27.- Caracterstica I- para V constante

Combinacin del elemento direccional (de potencia) con el de sobrecorriente Como se dijo anteriormente, los rels direccionales de sobrecorriente constan fundamentalmente, de un elemento de sobrecorriente convencional (IAC, por ejemplo) y de un elemento direccional que opera en conjunto con el anterior (IBC, por ejemplo). El elemento direccional puede actuar sobre el elemento de sobrecorriente, en principio, en una de las dos maneras siguientes: Supervisin direccional Se conectan los contactos de los elementos de sobrecorriente y direccional en serie en el circuito de desenganche del interruptor de poder; de manera que mientras no se cierren los dos contactos no se completa dicho circuito y por lo tanto el interruptor no abre. Este procedimiento; sin embargo, puede en ciertos casos, causar una falsa operacin de la proteccin, cuando la direccin del flujo de potencia en una lnea sana cambia repentinamente al despejarse parcial o totalmente una falla externa y el elemento de sobrecorriente es de baja velocidad de operacin. A manera de ejemplo, se considerar la situacin de la Figura 3.28

11

Protecciones Direccionales

1 GA 3

2 GB 4

Figura 3.28.- Sistema en doble circuito, con alimentacin en ambos extremos

Si la capacidad de generacin de A es mucho mayor que la de B, el elemento de sobrecorriente en el interruptor 2 puede operar para una falla en F, pero la apertura se ve bloqueada por el elemento direccional. Cuando el interruptor 4 abre para aclarar parcialmente la falla, la direccin de la potencia en el interruptor 2 se invierte y, como sigue existiendo una sobrecorriente, el rel abrir el interruptor 2 innecesariamente. Control Direccional Se combinan ambos elementos de modo que mientras no opere el elemento direccional no pueda hacerlo el de sobrecorriente; es decir, el elemento direccional habilita al elemento de sobrecorriente de manera que en el circuito de desenganche del interruptor slo se incluye el contacto de la unidad de sobrecorriente. Esta disposicin permite evitar los inconvenientes mencionados en el prrafo anterior. Polarizacin de rels direccionales Una unidad direccional emplea corriente (de lnea para un rel de fase y residual para un rel de tierra) y una magnitud de referencia para determinar la direccin del flujo de potencia. La magnitud de referencia de los rels empleados en proteccin de sistemas de corriente alterna recibe el nombre de magnitud de polarizacin; sta puede ser un voltaje o bien una corriente. El uso de voltaje se conoce con el nombre de polarizacin de voltaje y el uso de la corriente con el nombre de polarizacin de corriente. Polarizacin de rels de fases Segn lo visto, en los rels de fase, se emplea el voltaje del sistema como magnitud de polarizacin. A manera de ejemplo se presenta el esquema de la Figura 3.30 que muestra una conexin tpica de rels direccionales de fases (conexin de 90) con los transformadores de corriente conectados en estrella a tierra y los de potencial en estrella tierra-estrella tierra.

12

Protecciones Direccionales

Polarizacin de rels residuales Los rels direccionales residuales, conocidos como rels direccionales de tierra, pueden polarizarse por voltaje residual (polarizacin de voltaje) o por corriente residual (polarizacin de corriente). La Figura 3.30 muestra el caso de un rel de tierra (residual), en que se dispone de tres transformadores de potencial auxiliares conectados en estrella tierradelta abierta para la polarizacin por voltaje y la corriente se obtiene de la salida de los tres transformadores de corriente.

Figura 3.30.- Conexin tpica de rels direccionales de fase y residual Cuando en un punto de un sistema slo se requiere polarizar por voltaje un rel residual y por lo tanto, las necesidades de burden son pequeas, se suele usar, por razones econmicas, un equipo que incluye tres condensadores de acoplamiento y un dispositivo de potencial conectados en la forma indicada en la Figura 3.31. De esta manera, el voltaje aplicado a los rels residuales es proporcional al voltaje de secuencia cero.

Condensadores de acoplamiento

DCP

A los rels de tierra

13

Protecciones DireccionalesFigura 3.31.- Polarizacin de voltaje para rels direccionales de tierra

La polarizacin por corriente de rels direccionales residuales se aplica en subestaciones que tienen transformadores de poder con sus neutros adecuadamente conectados a tierra. Generalmente, la corriente residual de polarizacin se obtiene desde un transformador de corriente ubicado en la conexin a tierra de los neutros de los transformadores de poder. Sin embargo, el hecho de que un transformador trifsico o un banco de transformadores monofsicos tengan su neutro slidamente conectado a tierra no es razn suficiente para que sea una fuente de corriente de polarizacin. Es necesario, adems, conocer las conexiones de todos lo enrollados del transformador o del banco y a veces incluso es necesario conocer el resto del sistema. Para un transformador con dos enrollados se pueden presentar los siguientes casos tpicos de conexiones: Delta-estrella a tierra; estrella-estrella a tierra, estrella a tierra-estrella a tierra. De las tres conexiones la ms comn es la primera y al mismo tiempo es la nica que se presta para polarizacin de corriente de rels ubicados en el lado de la estrella. En efecto, la presencia de la delta permite que por el neutro circulen corrientes de secuencia cero dirigidas siempre desde la tierra hacia los enrollados. Estas corrientes inducirn en la delta corrientes de circulacin que no fluirn en la parte del sistema conectado en el lado delta y no habr ningn caso de falla en el lado delta para el cual circularn corrientes residuales en la conexin del neutro de la estrella a tierra. Por eso, los rels residuales del lado estrella pueden ajustarse en forma independiente de las protecciones en el lado delta. En la conexin estrella-estrella a tierra no pueden circular corrientes residuales, aunque el neutro de una estrella est a tierra, porque los amperes-vueltas de las componentes de la corriente residual del lado conectado a tierra no podran compensarse en la otra estrella, ya que, por los enrollados de esta ltima no pueden circular corrientes que estn en fase. Si se conectan a tierra los neutros de ambas estrellas, tampoco se puede obtener una corriente adecuada para polarizacin. En efecto, si se supone que las partes del sistema conectadas a ambas estrellas tienen puestas a tierra, entonces una falla monofsica en el secundario provocar una corriente residual hacia abajo en el neutro del primario y hacia arriba en el neutro del secundario. En cambio, una falla monofsica en el primario, provocar una corriente hacia arriba en el neutro del primario y hacia abajo en el neutro del secundario. Luego, un transformador de corriente en uno de los neutros no proporcionar una corriente unidireccional adecuada para polarizacin. El intento de colocar transformadores de corriente en los dos neutros, conectando los secundarios en paralelo tambin falla, ya que la corriente resultante por el rel cambiara de sentido segn que la falla se produzca a la izquierda o a la derecha del transformador de poder. Ms an, si la razn de transformacin de los transformadores de corriente de los neutros es inversamente proporcional a la razn de transformacin del transformador de poder, entonces, la corriente resultante por el rel ser siempre cero. Por lo tanto, los transformadores trifsicos o los bancos, en conexin estrella-estrella, son inadecuados como fuentes de corriente de polarizacin. Naturalmente que un transformador, en conexin delta-delta no puede ser usado para polarizacin de corrientes porque es imposible la circulacin de corrientes de secuencia cero fuera de los enrollados. Los transformadores de tres enrollados, tambin, pueden usarse para polarizacin de corriente. Estos transformadores pueden ser estrella-estrella-delta, estrella-delta-delta. Si slo una de las estrellas est a tierra y la otra est desconectada de tierra, o bien es un enrollado delta, este neutro es una fuente adecuada de corriente de polarizacin. En realidad 14

Protecciones Direccionales el caso es similar al de un transformador de dos enrollados deltaestrella a tierra. El enrollado terciario en delta tiene solamente el efecto de aumentar la corriente por el neutro debido a que se compensan en los enrollados de la estrella conectada a tierra los amperesvueltas de secuencia cero del terciario. Por lo general, en un transformador estrella-deltaestrella se conectan a tierra los neutros de ambas estrellas. En este caso se puede obtener una corriente de polarizacin colocando transformadores de corriente en los dos neutros y conectando los secundarios en paralelo y en oposicin, ya que cualquiera sea la ubicacin de la falla, el sentido de la corriente en el rel ser el mismo. Adems, la corriente en la delta tambin mantendr su sentido, por lo que puede usarse un transformador de corriente en la delta para obtener corriente de polarizacin. A menudo se emplea este mtodo cuando no es posible medir las corrientes que circulan por las conexiones de los neutros a tierra.

Protecciones direccionales de sobrecorriente de fase y tierra direccionales Sern protecciones de sobrecorriente de fase y tierra direccionales, con temporizacin a tiempo definido. Estas protecciones estarn destinadas fundamentalmente a detectar fallas monofsicas de elevada resistencia, bifsicas y trifsicas, que puedan no ser vistas por la proteccin principal, ya sea por sus lmites de sensibilidad o por imposiciones de las condiciones de carga. Si bien se trata de protecciones complementarias a la proteccin principal, indirectamente desempearn tambin la funcin de respaldo local adicional, aunque sin posibilidad de recierre, ante la falta de actuacin de las protecciones distanciomtricas de ambos sistemas. Se trata de protecciones de actuacin condicionada por un nivel de corriente en la lnea y por direccin de la medicin, a partir de la discriminacin por ngulo de fase entre la tensin y la corriente. La orden de disparo que elaborar ser trifsica final. La proteccin de sobrecorriente de neutro deber ser bloqueada, para imposibilitar su accionamiento, durante el tiempo muerto de recierre. La proteccin direccional de sobrecorriente a tierra estar dotada de dos modos diferenciados de accionamiento, con la posibilidad de seleccin de uso o inhabilitacin: Comparacin direccional (slo bajo especificacin particular): Adems de las condiciones anteriores, se requerir la autorizacin direccional del extremo opuesto, va teleproteccin, para su actuacin temporizada, con tiempo de reducido orden, tal como 150 ms. El requerimiento de la teleproteccin implica la existencia de la funcin eco, para permitir la actuacin de la proteccin de un extremo, en tanto el otro extremo se encuentre abierto su proteccin no manifieste arranque. Respaldo direccional: Modalidad con temporizacin de mayor orden, generalmente del orden de los segundos, que no opera bajo el modo comparacin direccional, no requiriendo la autorizacin por teleproteccin para su accionamiento. En sistemas no duplicados, las mismas sern 15

Protecciones Direccionales unidades independientes de la proteccin principal y normalmente no contarn con el esquema de comparacin direccional. Funcin sobrecorriente de secuencia inversa. La proteccin contar con una o dos etapas corriente-tiempo de secuencia inversa, las cuales pueden ser de utilidad en la programacin de funciones relacionadas con desbalances en la lnea (conductor roto, recierre, etc.)

Ajustes de la proteccin direccional de sobrecorriente a tierra Modo comparacin direccional (de habilitarse). De disponerlo habilitado, su alcance en corriente debe contemplar el 100% de la longitud de lnea. Es recomendable entonces obtener de los estudios, el valor de corriente residual correspondiente a la condicin de corriente de cortocircuito monofsico mnima, para fallas ubicadas a un 150% de la longitud de lnea. Los valores de resistencia de falla a considerar sern superiores al mximo valor considerado para el ajuste de la proteccin distanciomtrica, dependiendo de la naturaleza del terreno en la zona del electroducto. El nivel de deteccin de corriente deber ajustarse por debajo de ese valor en un 20%, considerando las incertidumbres involucradas. Deber procurarse analizar adems el valor de tensin residual, para observar si supera al mnimo correspondiente a la sensibilidad direccional. El nivel de deteccin de corriente residual para la discriminacin direccional, de ser de implementacin independiente, deber ajustarse con una mayor sensibilidad. La temporizacin a asignar al modo comparacin direccional, deber considerar el mximo tiempo de despeje de falla por la zona 1 de las protecciones distanciomtricas, con el adicional de un intervalo selectivo, resultando en valores de tiempo del orden de los 150 ms, menor al t2 de las lneas concurrentes a la barra donde acomete la lnea en cuestin. Respaldo direccional sin condicionamiento. Con un 2do. detector de nivel de corriente residual, con condicionamiento direccional, se cumplir con el objeto de la proteccin, con el adicional de brindar respaldo local, hasta la 2da. barra subsiguiente (lado lnea), procurando evitar con certeza la incursin, con el alcance, en otros niveles de tensin, transformadores mediante. Las situaciones a analizar por estudios sern coincidentes con las anteriores, pero con un mayor alcance, de ser posible sin comprometer la selectividad. Este ltimo propsito obliga a la adopcin de temporizaciones elevadas, del orden de los segundos, para evitar descoordinaciones con zonas superiores de protecciones de lnea y con protecciones de transformadores.

16

Protecciones Direccionales CONCLUSION

La proteccin direccional como la de potencia inversa se aplica para evitar el flujo de potencia activa en una determinada direccin y se calcula a partir de la tensin y la corriente, se aplica a los generadores y su ajuste se hace en funcin de la potencia nominal. Para ello se debe considerar una temporizacin que permita evitar falsas actuaciones cuando la mquina absorbe potencia sincronizante o cuando se produce una oscilacin de potencia. La proteccin de sobrecorriente direccional es similar a la de sobrecorriente no direccional; pero, adems, se debe especificar la direccin del flujo de corriente para la que se aplica la proteccin. La proteccin de sobrecorriente direccional a tierra es similar a la de sobrecorriente no direccional se prefiere usar la tensin homopolar por lo cual se debe ajustar el ngulo de mxima sensibilidad segn el sistema de puesta a tierra

17