Que é a protección de liñas ou alimentadores

Que é a protección de liñas ou alimentadores?

Definición da protección de liñas de transmisión

A protección de liñas de transmisión é un conxunto de estratexias utilizadas para detectar e aislar fallos nas liñas de enerxía, asegurando a estabilidade do sistema e reducindo os danos.

Protección por sobre corrente graduada no tempo

Isto tamén pode chamarse simplemente protección por sobre corrente das liñas de transmisión de enerxía eléctrica. Vamos discutir diferentes esquemas de protección por sobre corrente graduada no tempo.

Protección de alimentadores radiais

Nas alimentacións radiais, a enerxía flúe en unha soa dirección, que é dende a fonte ata a carga. Este tipo de alimentadores poden protexerse facilmente usando reles de tempo definido ou reles de tempo inverso.

Protección de liña por rele de tempo definido

Este esquema de protección é moi simple. Aquí, a liña completa está dividida en diferentes seccións e cada sección está provista dun rele de tempo definido. O rele máis próximo ao final da liña ten o tempo de configuración mínimo, mentres que o tempo de configuración dos outros reles aumenta sucesivamente cara á fonte.

Por exemplo, supóñase que hai unha fonte no punto A, na figura abaixo

No punto D está instalado o interruptor CB-3 cun tempo de operación do rele de 0,5 seg. Sucesivamente, no punto C está instalado outro interruptor CB-2 cun tempo de operación do rele de 1 seg. O seguinte interruptor CB-1 está instalado no punto B, que é o máis próximo do punto A. No punto B, o rele está configurado cun tempo de operación de 1,5 seg.

Agora, supóñase que ocorre un fallo no punto F. Debido a este fallo, a corrente defectuosa flúe a través de todos os transformadores de corrente (TC) conectados na liña. Pero como o tempo de operación do rele no punto D é o mínimo, o CB-3 asociado a este rele saltará primeiro para aislar a zona defectuosa do resto da liña.

 En caso de que, por calquera motivo, o CB-3 falle en saltar, entón o seguinte rele cun tempo superior operará para iniciar o salto do CB asociado. Neste caso, o CB-2 saltará. Se o CB-2 tamén falle en saltar, entón o seguinte interruptor, isto é, o CB-1, saltará para aislar a maior parte da liña.

Vantaxes da protección de liña de tempo definido

A principal vantaxe deste esquema é a simplicidade. A segunda gran vantaxe é que, durante un fallo, só o CB máis próximo á fonte desde o punto de fallo operará para aislar a posición específica da liña.

Desvantaxes da protección de liña de tempo definido

Con moitas seccións nunha liña, o rele próximo á fonte ten un retardo maior, o que significa que os fallos próximos á fonte levan máis tempo en aislar, potencialmente causando danos graves.

Protección de liña por sobre corrente con rele inverso

O inconveniente que discutimos anteriormente na protección por sobre corrente de tempo definido das liñas de transmisión, pode superarse facilmente utilizando reles de tempo inverso. No rele inverso, o tempo de operación é inversamente proporcional á corrente de fallo.

Na figura anterior, a configuración de tempo global do rele no punto D é mínima e sucesivamente esta configuración de tempo aumenta para os reles asociados aos puntos cara ao punto A.

En caso de calquera fallo no punto F, obviamente saltará o CB-3 no punto D. En caso de fallo na apertura do CB-3, o CB-2 será operado xa que a configuración de tempo global é maior nese rele no punto C.

Aínda que o rele máis próximo á fonte teña a configuración máis longa, saltará máis rápido se ocorre un fallo importante próximo á fonte porque o seu tempo de operación é inversamente proporcional á corrente de fallo.

Protección por sobre corrente de alimentadores paralelos

Para manter a estabilidade do sistema, é necesario alimentar unha carga dende a fonte por dous ou máis alimentadores en paralelo. Se ocorre un fallo en calquera dos alimentadores, só ese alimentador defectuoso debe ser aislado do sistema para manter a continuidade do suministro dende a fonte ata a carga. Esta necesidade fai que a protección dos alimentadores paralelos sexa un pouco máis complexa que a protección simples de sobre corrente non direccional de liñas, como no caso dos alimentadores radiais. A protección dos alimentadores paralelos require o uso de reles direccionais e a gradación da configuración de tempo do rele para o salto selectivo.

Hai dous alimentadores conectados en paralelo dende a fonte ata a carga. Ambos os alimentadores teñen un rele de sobre corrente non direccional no extremo da fonte. Estes reles deben ser reles de tempo inverso. Ademais, ambos os alimentadores teñen un rele direccional ou rele de potencia inversa no seu extremo de carga. Os reles de potencia inversa utilizados aquí deben ser do tipo instantáneo. Isto significa que estes reles deben operar tan pronto como o flujo de potencia no alimentador se invirta. A dirección normal da potencia é dende a fonte ata a carga.

Agora, supóñase que ocorre un fallo no punto F, digamos que a corrente de fallo é I f.

Este fallo terá dúas rutas paralelas dende a fonte, unha só a través do interruptor A e outra vía CB-B, alimentador-2, CB-Q, bus de carga e CB-P. Isto está claramente mostrado na figura inferior, onde IA e IB son as correntes de fallo compartidas polo alimentador-1 e o alimentador-2, respectivamente.

Segundo a lei de corrente de Kirchoff, I A + IB = If.

Agora, IA está fluindo a través do CB-A, IB está fluindo a través do CB-P. Como a dirección do flujo do CB-P está invertida, saltará instantaneamente. Pero o CB-Q non saltará porque o flujo de corrente (potencia) neste interruptor non está invertido. Tan pronto como o CB-P salta, a corrente de fallo IB deixa de fluir a través do alimentador e, polo tanto, non hai posibilidade de operación adicional do rele de sobre corrente de tempo inverso. IA aínda continua fluindo mesmo despois de que o CB-P salta. Entón, debido á sobre corrente IA, o CB-A saltará. De esta maneira, o alimentador defectuoso está aislado do sistema.

Protección diferencial por cable piloto

Este é simplemente un esquema de protección diferencial aplicado a alimentadores. Varios esquemas diferenciais están aplicados para a protección de liñas, pero o sistema de equilibrio de tensión de Mess Price e o esquema Translay son os máis comúnmente utilizados.

Sistema de equilibrio de Mess Price

O principio de funcionamento do sistema de equilibrio de Mess Price é bastante simple. Neste esquema de protección de liñas, un TC idéntico está conectado a cada un dos dous extremos da liña. A polaridade dos TCs é a mesma. O secundario destes transformadores de corrente e a bobina de operación de dous reles instantáneos forman un circuito cerrado como se mostra na figura a continuación. No circuito, utiliza un cable piloto para conectar ambos os secundarios de TC e ambas as bobinas de rele como se mostra.

Agora, a partir da figura, é bastante claro que cando o sistema está en condición normal, non haxa corrente fluindo a través do circuito, xa que a corrente secundaria dun TC cancelará a corrente secundaria do outro TC.

Agora, se ocorre algún fallo na porción da liña entre estes dous TCs, a corrente secundaria dun TC xa non será igual e oposta á corrente secundaria do outro TC. Polo tanto, haxa unha corrente circulante resultante no circuito.

Debido a esta corrente circulante, a bobina de ambos os reles cerrará o circuito de salto do interruptor asociado. Polo tanto, a liña defectuosa estará aislada desde ambos os extremos.