Relé de protección diferencial

Definición

Un relé de protección diferencial é aquel cuya operación depende da diferenza de fase entre dúas ou máis cantidades eléctricas. Funciona baseándose no principio de comparar o ángulo de fase e a magnitude das mesmas cantidades eléctricas.

Exemplo

Tomemos como exemplo a comparación das correntes de entrada e saída dunha liña de transmisión. Se a magnitude da corrente de entrada da liña de transmisión excede a da corrente de saída, indica que está fluindo unha corrente adicional debido a un fallo. Esta diferenza de corrente pode activar o relé de protección diferencial.

Condicións Essenciais para a Operación

Para que un relé de protección diferencial funcione correctamente, deben cumprirse as seguintes condicións:

• A rede na que se emprega o relé debe ter dúas ou máis cantidades eléctricas similares.

• Estas cantidades deben ter un desprazamento de fase de aproximadamente 180º.

Os relés de protección diferencial son utilizados para proteger diversos componentes eléctricos como xeradores, transformadores, alimentadores, motores grandes e barras de distribución. Poden clasificarse do seguinte xeito:

• Relé Diferencial de Corrente

• Relé Diferencial de Voltaxe

• Relé Diferencial Biased ou de Porcentaxe

• Relé Diferencial de Balance de Voltaxe

Relé Diferencial de Corrente

O relé diferencial de corrente é un tipo de relé que detecta e responde á diferenza de fase entre a corrente que entra nun sistema eléctrico e a que sai. A figura a continuación ilustra unha disposición onde os relés de sobrecorrente están conectados para funcionar como un relé diferencial.

A configuración do relé de sobrecorrente está representada na figura a continuación. A liña punteada indica a sección que se pretende protexer. Os transformadores de corrente (TC) están situados en ambos extremos da zona protexida. As segundas bobinas destes transformadores están conectadas en serie mediante cables piloto. Como resultado, as correntes inducidas nos TC fluyen na mesma dirección. A bobina de operación do relé está conectada ás segundas bobinas dos TC.

En condicións normais de operación, as magnitudes das correntes nas segundas bobinas dos transformadores de corrente (TC) son idénticas, resultando en unha corrente nula que fluye a través da bobina de operación. No entanto, cando ocorre un fallo, as magnitudes das correntes nas segundas bobinas dos TC tornanse desiguais, o que dispara o relé para que comece a operar.

Bobina Diferencial Biased ou de Porcentaxe

O relé diferencial biased ou de porcentaxe é o tipo de relé diferencial máis comúnmente utilizado. A súa configuración é similar á do relé diferencial de corrente. A principal diferenza reside na inclusión dunha bobina restritiva adicional, que está conectada nos cables piloto, como se ilustra na figura a continuación.

A bobina de operación está conectada ao punto medio da bobina restritiva. Cando ocorre unha corrente de fallo, a relación de corrente nos transformadores de corrente tornase desequilibrada. No entanto, este problema é eficazmente abordado pola bobina restritiva.

Relé Diferencial Biased Indutivo

O relé diferencial biased indutivo ten un disco que rota libremente entre electromagnéticos. Cada electromagnético está equipado con un anel de sombreamento de cobre, que pode moverse para dentro e para fóra do electromagnético. O disco está influenciado tanto polo elemento de restricción como polo elemento de operación, resultando nunha forza neta que actúa sobre el.

Cando a posición do anel de sombreamento está en estado equilibrado para ambos os elementos de operación e restricción, o torque resultante que actúa sobre o anel tornase nulo. No entanto, se o anel move cara ao núcleo de ferro, exercerán torques desiguais sobre o anel debido á influencia combinada das bobinas de operación e restricción.

Relé Diferencial de Balance de Voltaxe

O relé diferencial de corrente non é adecuado para protexer alimentadores. Para protexer alimentadores, utilízanse en cambio relés diferenciais de balance de voltaxe. Nuna configuración de relé diferencial de balance de voltaxe, colócanse dous transformadores de corrente idénticos en cada extremo da zona protexida e conectados mediante cables piloto.

Estes relés están conectados en serie coas segundas bobinas dos transformadores de corrente. Están configurados de maneira que non pase corrente a través delos durante a operación normal. O relé diferencial de balance de voltaxe utiliza transformadores de corrente de núcleo de aire, onde as voltaxes son inducidas en proporción á corrente que fluye a través delos.

Cando ocorre un fallo dentro da zona protexida, as correntes nos transformadores de corrente (TC) tornanse desequilibradas. Este desequilibrio interrumpe as voltaxes nas segundas bobinas dos TC. En consecuencia, comeza a fluir corrente a través da bobina de operación do relé. Como resultado, o relé activa e emite unha orde ao interruptor, incitándoo a saltar e aislar a sección defectuosa do circuito.