Protección de barras | Esquema de protección diferencial de barras
Nos primeiros días só se usaban relés de sobrecorrente convencionais para protección da barra. Pero deséase que un fallo en calquera alimentador ou transformador conectado á barra non perturbe o sistema de barras. En vista disto, os tempos de axuste dos relés de protección da barra son feitos longos. Así, cando ocorre un fallo na propia barra, leva moito tempo aislar a barra da fonte, o que pode causar moitos danos no sistema de barras.
Nos últimos días, os relés de protección por distancia de segunda zona nos alimentadores entrantes, con un tempo de funcionamento de 0,3 a 0,5 segundos, foron aplicados para a protección da barra.
Pero este esquema tamén ten unha desvantaxe principal. Este esquema de protección non pode discriminar a sección defectuosa da barra.
Actualmente, o sistema eléctrico de potencia lida con enormes cantidades de potencia. Polo tanto, calquera interrupción no sistema de barras causa grandes perdas para a empresa. Por iso, é esencial aislar só a sección defectuosa da barra durante un fallo na barra.
Outra desvantaxe do esquema de protección por distancia de segunda zona é que, ás veces, o tempo de limpeza non é suficientemente curto para garantir a estabilidade do sistema.
Para superar as dificultades mencionadas, o esquema de protección diferencial da barra, con un tempo de funcionamento inferior a 0,1 segundo, é comúnmente aplicado a moitos sistemas SHT de barras.
Protección Diferencial da Barra
Protección Diferencial de Corrente
O esquema de protección da barra, implica a lei de corrente de Kirchoff, que establece que a corrente total que entra nun nó eléctrico é exactamente igual á corrente total que sai do nó.
Por tanto, a corrente total que entra nunha sección da barra é igual á corrente total que sale da sección da barra.
O principio da protección diferencial da barra é moi simple. Aquí, as segundas de CTs están conectadas en paralelo. Isso significa que, os terminais S1 de todos os CTs están conectados xuntos e forman un fío de barra. Da mesma forma, os terminais S2 de todos os CTs están conectados xuntos para formar outro fío de barra.
Un relé de disparo está conectado entre estes dous fíos de barra.
Nesta figura supomos que, nas condicións normais, os alimentadores A, B, C, D, E e F transportan as correntes IA, IB, IC, ID, IE e IF.
Agora, segundo a lei de corrente de Kirchoff,
Esencialmente, todos os CTs utilizados para a protección diferencial da barra teñen a mesma relación de corrente. Polo tanto, a suma de todas as correntes secundarias tamén debe ser igual a cero.
Agora, digamos que a corrente a través do relé conectado en paralelo con todos os secundarios de CT, é iR, e iA, iB, iC, iD, iE e iF son as correntes secundarias.
Agora, apliquemos KCL no nodo X. Segundo KCL no nodo X,
Entón, está claro que, en condicións normais, non hai corrente que flue a través do relé de disparo de protección da barra. Este relé é xeralmente referido como Relé 87. Agora, digamos que ocorre un fallo en calquera dos alimentadores, fóra da zona protexida. Nese caso, a corrente defectuosa pasará polo primario do CT desse alimentador. Esta corrente de fallo é contribuída por todos os outros alimentadores conectados á barra. Polo tanto, a parte contribuída da corrente de fallo flue a través do CT correspondente ao alimentador respectivo. Así, nesa condición defectuosa, se aplicamos KCL no nodo K, obteremos, iR = 0.
Isso significa que, en condicións externas defectuosas, non hai corrente que flue a través do relé 87. Agora, consideremos unha situación cando ocorre un fallo na propia barra.
Nesta condición, a corrente defectuosa tamén é contribuída por todos os alimentadores conectados á barra. Polo tanto, nesta condición, a suma de todas as correntes contribuídas de fallo é igual á corrente total de fallo.
Agora, no camiño defectuoso non hai CT. (en un fallo externo, tanto a corrente de fallo como a corrente contribuída ao fallo por diferentes alimentadores teñen CT no seu camiño de flujo).
A suma de todas as correntes secundarias xa non é cero. É igual ao equivalente secundario da corrente de fallo.
Agora, se aplicamos KCL nos nodos, obteremos un valor non nulo de iR.
Así, nesta condición, a corrente comeza a fluir a través do relé 87 e dispara o interruptor correspondente a todos os alimentadores conectados a esta sección da barra.
Como todos os alimentadores entrantes e salientes, conectados a esta sección da barra, son disparados, a barra queda morta.
Este esquema de protección diferencial da barra tamén é referido como protección diferencial de corrente da barra.
Protección Diferencial de Barras Seccionadas
Ao explicar o principio de funcionamento da protección diferencial de corrente da barra, mostramos unha barra simple non seccionada. Pero en sistemas de tensión moderadamente alta, a barra eléctrica está seccionada en máis dunha sección para aumentar a estabilidade do sistema. Isto fácese porque, un fallo en unha sección da barra non debe perturbar a outra sección do sistema. Polo tanto, durante un fallo na barra, toda a barra sería interrompida.
Vamos a trazar e discutir a protección da barra con dúas seccións.
Aquí, a sección A da barra ou zona A está delimitada por CT1, CT2 e CT3, onde CT1 e CT2 son CTs de alimentador e CT3 é o CT da barra.
De forma semellante, a sección B da barra ou zona B está delimitada por CT4, CT5 e CT6, onde CT4 é o CT da barra, CT5 e CT6 son CTs de alimentador.
Por tanto, as zonas A e B están superpostas para asegurar que non quede ningunha zona sen cubrir neste esquema de protección da barra.
Os terminais ASI de CT1, 2 e 3 están conectados xuntos para formar o bus secundario ASI;
Os terminais BSI de CT4, 5 e 6 están conectados xuntos para formar o bus secundario BSI.
Os terminais S2 de todos os CTs están conectados xuntos para formar un bus común S2.
Agora, o relé de protección da barra 87A para a zona A está conectado entre o bus ASI e S2.
O relé 87B para a zona B está conectado entre o bus BSI e S2.
Este esquema de protección diferencial da barra funciona de maneira semellante á protección diferencial de corrente da barra.
É dicir, calquera fallo na zona A, só dispara CB1, CB2 e o CB da barra.
Calquera fallo na zona B, só dispara CB5, CB6 e o CB da barra.
Polo tanto, un fallo en calquera sección da barra só aisla esa parte do sistema en vivo.
Na protección diferencial de corrente da barra, se os circuitos secundarios de CT, ou os buses están abertos, o relé pode activarse para aislar a barra do sistema en vivo. Pero isto non é deseable.
