Operación y Manejo de Fallas de Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica de Alta y Baja Tensión

Composición y Función Básica de la Protección contra Fallos de Interruptores

La protección contra fallos de interruptores se refiere a un esquema de protección que opera cuando la protección por relés de un dispositivo eléctrico con falla emite una orden de corte pero el interruptor no funciona. Utiliza la señal de corte de la protección del equipo defectuoso y la medición de corriente del interruptor fallido para determinar el fallo del interruptor. La protección puede entonces aislar otros interruptores relevantes en la misma subestación con un breve retraso, minimizando el área de interrupción, asegurando la estabilidad general de la red, evitando daños severos a generadores, transformadores y otros componentes con fallas, y evitando un colapso catastrófico de la red.

Un fallo de interruptor constituye una doble falla, combinando una falla del sistema de potencia con un mal funcionamiento del interruptor. Aunque pueden ser aceptables criterios de rendimiento ligeramente más relajados, el principio fundamental permanece: la falla debe ser finalmente eliminada. En las redes de alta tensión y muy alta tensión modernas, la protección contra fallos de interruptores se adopta ampliamente como un método de protección de respaldo cercano.

Composición y Función de la Protección contra Fallos

La protección contra fallos de interruptores consta de un elemento de bloqueo de voltaje, un circuito de arranque (formado por la operación de la protección y la discriminación de corriente), un elemento de retardo y un circuito de salida de corte.

El circuito de arranque es crucial para la operación correcta y confiable de todo el sistema de protección. Debe ser seguro y emplear criterios duales para prevenir la iniciación falsa debido al juicio de una sola condición, contactos de protección atascados, contacto accidental o energización involuntaria. El circuito de arranque incluye dos elementos formando una lógica "Y":

• Elemento de Arranque: Generalmente utiliza el propio circuito de salida automática de corte del interruptor. Puede ser el contacto de reinicio instantáneo del relé de corte en sí o un relé intermedio auxiliar paralelo con retorno instantáneo. Un contacto que ha operado pero no se ha restablecido indica un fallo de interruptor.

• Elemento de Discriminación: Identifica de diversas maneras si la falla persiste. Los equipos operativos existentes comúnmente utilizan métodos de "presencia de corriente" - corriente de fase (para líneas) o corriente de secuencia cero (para transformadores). Si la corriente permanece en el circuito después de la operación de la protección, confirma que la falla no ha sido eliminada.

El elemento de retardo sirve como una etapa intermedia en la protección contra fallos de interruptores. Para prevenir la mala operación causada por un solo fallo del elemento de tiempo, el elemento de tiempo debe formar una lógica "Y" con el circuito de arranque antes de activar el relé de salida de corte.

El bloqueo de voltaje para la protección contra fallos generalmente consiste en relés de baja tensión de barra, tensión de secuencia negativa y tensión de secuencia cero. Cuando la protección contra fallos comparte el circuito de salida de corte con la protección diferencial de barra, también comparten los mismos elementos de bloqueo de voltaje.