Protección de alimentación

Protección de alimentadores

Definición

A protecção de alimentadores refírese á salvagarda dos alimentadores eléctricos contra fallos para asegurar o suministro ininterrumpido de enerxía. Os alimentadores transmiten a enerxía eléctrica desde as subestacións ata o final da carga. Dada a súa función crucial na rede de distribución de enerxía, protexer os alimentadores de diversos tipos de fallos é de máxima importancia. As principais rexistras para a protección de alimentadores son as seguintes:

• Desligado selectivo: Durante un evento de curto-circuíto, só o interruptor de circuito máis próximo ao fallo debe abrirse, mentres que todos os outros interruptores permanecen pechados. Isto minimiza o impacto no suministro de enerxía e reduce a extensión das interrupcións.

• Protección de reserva: No caso de que o interruptor de circuito máis próximo ao fallo non se abra, os interruptores de circuito adxacentes deben actuar como protección de reserva para aislar a sección defectuosa. Esta redundancia asegura a fiabilidade do sistema en xeral.

• Resposta óptima dos relés: O tempo de funcionamento dos relés de protección debe minimizarse para manter a estabilidade do sistema mentres se prevén desligados innecesarios de circuitos sanos. Este equilibrio é esencial para un manejo eficiente dos fallos.

Protección graduada no tempo

A protección graduada no tempo é un esquema que implica configurar os tempos de funcionamento dos relés de xeito secuencial. Este enfoque asegura que cando ocorre un fallo, só a menor porción posible do sistema eléctrico sexa aisladada, minimizando así a interrupción do suministro de enerxía en xeral. As aplicacións prácticas da protección graduada no tempo descríbense a continuación.

Protección de alimentadores radiais

Un sistema de potencia radial caracterízase por un flujo de potencia unidireccional, movendo-se dende o xerador ou fonte de suministro cara ao final da carga. Pero, este sistema ten un importante inconveniente: no caso de un fallo, manter a continuidade do suministro de enerxía no final da carga resulta complicado.

Nun sistema radial onde múltiples alimentadores están conectados en serie, como ilustra a figura, o obxectivo é aislar a menor sección posible do sistema cando ocorre un fallo. A protección graduada no tempo logra eficazmente este obxectivo. O sistema de protección contra sobrecorrente está configurado de tal xeito que cuánto máis lonxe esté un relé da central xeradora, máis corto será o seu tempo de funcionamento. Este mecanismo jerárquico de configuración de tempos asegura que os fallos se limpen tan próximos como sea posible ao orixe do problema, reducindo o impacto no resto do sistema.

Cando ocorre un fallo en SS4, o relé OC5 debe ser o primeiro en operar, en lugar de calquera outro relé. Isto significa que o tempo de funcionamento do relé OC4 debe ser menor que o do relé OC3, e así sucesivamente. Isto demostra claramente a necesidade de unha adecuada graduación temporal para estes relés. O intervalo mínimo de tempo entre dous interruptores adxacentes determinase pola suma dos seus propios tempos de despeche e un pequeno margen de seguridade.

Para os interruptores de circuito comúnmente utilizados, o tempo mínimo de discriminación entre interruptores durante a axuste é aproximadamente de 0,4 segundos. Os tempos de configuración para os relés OC1, OC2, OC3, OC4 e OC5 establecéronse en 0,2 segundos, 1,5 segundos, 1,5 segundos, 1,0 segundo, 0,5 segundo e instantáneo respectivamente. Ademais do sistema de graduación temporal, é fundamental que o tempo de funcionamento para fallos graves se minimize. Isto pode lograrse conectando fusibles con limitación de tempo en paralelo cos bobinas de desligado.

Protección de alimentadores paralelos

As conexións de alimentadores paralelos empreganse principalmente para asegurar un suministro de enerxía continuo e distribuír a carga. Cando ocorre un fallo nun alimentador protegido, o dispositivo protector identificará e aislará o alimentador defectuoso, permitindo que os restantes alimentadores asuman inmediatamente a carga aumentada.

Un dos métodos de protección máis simples e efectivos para os relés en sistemas de alimentadores paralelos implica o uso de relés de sobrecarga graduados no tempo con características inversas no extremo de envío, combinados con relés de potencia reversa ou direccionais instantáneos no extremo de recepción, como se mostra na figura a seguir. Esta configuración permite unha detección e aislando rápida e precisa dos fallos, mellorando a fiabilidade e estabilidade xeral do sistema de alimentadores paralelos.

Cando ocorre un fallo grave F en calquera das liñas, a potencia fluirá ao fallo tanto do extremo de envío como do extremo de recepción da liña. Como resultado, a dirección do flujo de potencia a través do relé no punto D invertirase, provocando que o relé se abra.

A corrente excesiva confinarase entón ao punto B até que o relé de sobrecarga activese e dispare o interruptor de circuito. Esta acción aisla completamente o alimentador defectuoso, permitindo que o suministro de enerxía continue a través do alimentador sano. Pero, este método só é efectivo cando o fallo é lo suficientemente grave para invertir o flujo de potencia en D. Polo tanto, incorporase a protección diferencial ademais da protección contra sobrecargas en ambos os extremos da liña para mellorar a fiabilidade do sistema de protección.

Protección de sistema de anel principal

O sistema de anel principal é unha rede de interconexión que liga unha serie de centrais eléctricas mediante múltiples rutas. Neste sistema, a dirección do flujo de potencia pode axustarse según sexa necesario, especialmente cando se utilizan interconexións.

O esquema básico dun tal sistema ilústrase na figura a seguir, onde G representa a central xeradora, e A, B, C e D denotan subestacións. Na central xeradora, a potencia fluye en unha única dirección, polo que non se requiren relés de sobrecarga con retardo temporal. Instálanse relés de sobrecarga graduados no tempo nos finais das subestacións. Estes relés só dispararan cando unha corrente de sobrecarga fluir fora das subestacións que están protexendo, asegurando unha isolación selectiva de fallos e mantendo a estabilidade do sistema de anel principal.

Ao percorrer o anel na dirección GABCD, os relés no lado máis afastado de cada estación configuranse con retardos temporais progresivamente menores. Na central xeradora, o retardo temporal establécese a 2 segundos; nas estacións A, B e C, as configuracións son 1,5 segundos, 1,0 segundo e 0,5 segundo respectivamente, mentres que o relé no seguinte punto relevante opera de forma instantánea. De xeito similar, ao moverse ao redor do anel na dirección oposta, os relés nos lados de saída configuranse segundo un patrón de retardo temporal correspondente.

No caso de que ocorra un fallo no punto F, a potencia fluirá ao fallo a través de dúas rutas distintas: ABF e DCF. Os relés que se activan son os situados entre a subestación B e o punto de fallo F, así como entre a subestación C e o punto de fallo F. Esta configuración asegura que un fallo en calquera sección do sistema de anel principal só provocará que os relés relevantes nesa sección específica operen. Consecuentemente, as seccións non afectadas do sistema poden continuar a funcionar sen interrupción, mantendo a integridade e fiabilidade da rede de distribución de enerxía en xeral.