Relé de protecció d'alimentació

Definició de relé de protecció de línia

Un relé de protecció de línia es defineix com un dispositiu que protegeix les línies d' alimentació del sistema elèctric contra faults com circuits curts i sobrecàrregues.

Mesura la impedància (Z) de la línia d' alimentació utilitzant els inputs de tensió (V) i corrent (I) del transformador de potencial (PT) i del transformador de corrent (CT). La impedància es calcula dividint la tensió pel corrent: Z = V/I.

El relé compara la impedància mesurada amb un valor preestablert que representa la màxima impedància permès per a l'operació normal. Si la impedància mesurada és més baixa, hi ha un fault, i el relé envia una senyal de trip al circuit breaker per a isolat-lo. El relé també pot mostrar paràmetres de fault com el corrent de fault, tensió, resistència, reactància i distància de fault en la pantalla.

La distància de fault és la distància des del relé fins al fault, estimada multiplicant la impedància mesurada per la impedància de línia per quilòmetre. Per exemple, si la impedància mesurada és de 10 ohms i la impedància de línia per quilòmetre és de 0,4 ohms/km, la distància de fault és 10 x 0,4 = 4 km. Conèixer això ajuda a localitzar i reparar el fault ràpidament.

Relé de protecció de distància

Mesura la impedància per detectar faults i envia una senyal de trip per a isolar la secció defectuosa.

Característica quadrilateral

Els relés de protecció de distància poden tenir diverses característiques d'operació, incloent circular, mho, quadrilateral o poligonal. La característica quadrilateral és popular en els relés numèrics moderns per la seva flexibilitat i precisió en establir zones de protecció.

Una característica quadrilateral és un gràfic en forma de paral·lelogram que defineix la zona de protecció del relé. El gràfic té quatre eixos: resistència endavant (R F), resistència enrere (R B), reactància endavant (X F) i reactància enrere (X B). El gràfic també té un angle de pendent anomenat angle de característica del relé (RCA), que determina la forma del paral·lelogram.

La característica quadrilateral es pot dibuixar seguint els següents passos:

• Estableix el valor R F en l'eix X positiu i el valor R B en l'eix X negatiu.

• Estableix el valor X F en l'eix Y positiu i el valor X B en l'eix Y negatiu.

• Dibuixa una línia de R F a X F amb una pendent de RCA.

• Dibuixa una línia de R B a X B amb una pendent de RCA.

• Completa el paral·lelogram connectant R F a R B i X F a X B.

La zona de protecció és dins del paral·lelogram, el que significa que si la impedància mesurada cau dins d'aquesta àrea, llavors el relé triparà. La característica quadrilateral pot cobrir quatre quadrants d'operació:

• Primer quadrant (els valors R i X són positius): Aquest quadrant representa una càrrega inductiva i un fault endavant des del relé.

• Segon quadrant (R és negatiu i X és positiu): Aquest quadrant representa una càrrega capacitiva i un fault enrere des del relé.

• Tercer quadrant (els valors R i X són negatius): Aquest quadrant representa una càrrega inductiva i un fault enrere des del relé.

• Quart quadrant (R és positiu i X és negatiu): Aquest quadrant representa una càrrega capacitiva i un fault endavant des del relé.

Zones d'operació

Els relés de protecció de distància tenen diferents zones d'operació, definides per configuracions de impedància i retards de temps. Aquestes zones coordinen amb altres relés per proporcionar protecció de suport per a línies d' alimentació adjacents.

Les zones d'operació típiques per a un relé de protecció de distància són:

• Zona 1: Aquesta zona cobreix el 80% al 90% de la longitud de la línia d' alimentació i no té retard de temps. Proporciona protecció primària per a faults dins d'aquesta zona i tripa instantàniament.

• Zona 2: Aquesta zona cobreix el 100% al 120% de la longitud de la línia d' alimentació i té un retard de temps curt (normalment 0,3 a 0,5 segons). Proporciona protecció de suport per a faults més enllà de la zona 1 o en línies d' alimentació adjacents.

• Zona 3: Aquesta zona cobreix el 120% al 150% de la longitud de la línia d' alimentació i té un retard de temps més llarg (normalment 1 a 2 segons). Proporciona protecció de suport per a faults més enllà de la zona 2 o en línies d' alimentació remotes.

• Alguns relés poden tenir zones addicionals, com la Zona 4 per a la intrusió de càrrega o la Zona 5 per a faults de sobreextensió.

Criteris de selecció

• Escolliu relés numèrics en lloc de relés electromecànics o estàtics per a millor rendiment, funcionalitat, flexibilitat i diagnòstic.

• Escolliu relés de protecció de distància en lloc de relés de sobrecorrent o diferencial per a línies d' alimentació llargues o complexes.

• Escolliu característiques quadrilaterals en lloc de característiques circulars o mho per a més precisió i adaptabilitat.

• Escolliu entrades de sensor analògiques de baixa energia en lloc d'entrades convencionals de corrent/tensió per a reduir la mida, el pes i els perills de seguretat.

• Escolliu relés de detecció d'arc flash en lloc de relés convencionals per a un trip més ràpid i seguretat personal.

Conclusió

Els relés de protecció de línia són dispositius vitals que protegeixen les línies d' alimentació del sistema elèctric contra diversos tipus de faults. Poden millorar la fiabilitat, seguretat i eficiència del sistema elèctric detectant i isolant ràpidament els faults, prevenint danys a l'equipament i minimitzant les interrupcions d'energia.

Un dels tipus més comuns de relés de protecció de línia és el relé de protecció de distància, que mesura la impedància de la línia d' alimentació utilitzant els inputs de tensió i corrent del transformador de potencial i el transformador de corrent corresponents. Compara la impedància mesurada amb un valor de configuració predefinit, que representa la màxima impedància permès per a l'operació normal. Si la impedància mesurada és inferior al valor de configuració, vol dir que hi ha un fault en la línia d' alimentació, i el relé enviarà una senyal de trip al circuit breaker per a isolar el fault.

El relé de protecció de distància pot tenir diferents característiques d'operació, com circular, mho, quadrilateral o poligonal. Una característica quadrilateral és una opció popular per als relés numèrics moderns perquè ofereix més flexibilitat i precisió en establir les zones de protecció.

Una característica quadrilateral és un gràfic en forma de paral·lelogram que defineix la zona de protecció del relé. El gràfic té quatre eixos: resistència endavant (R F), resistència enrere (R B), reactància endavant (X F) i reactància enrere (X B). El gràfic també té un angle de pendent anomenat angle de característica del relé (RCA), que determina la forma del paral·lelogram.