Protección de Líneas ou Alimentacións

Como a lonxitude da liña de transmisión de enerxía eléctrica xeralmente é suficientemente longa e corre por atmosfera aberta, a probabilidade de que ocorra un fallo na liña de transmisión de enerxía eléctrica é moito maior que a dos transformadores de enerxía eléctrica e alternadores. É por iso que unha liña de transmisión require moitos máis esquemas protexidos que un transformador e un alternador.
A protección da liña debe ter algunhas características especiais, como-

1. Durante o fallo, só o interruptor automático máis próximo ao punto do fallo debe ser activado.

2. Se o interruptor automático máis próximo ao punto defectuoso non tripa, o interruptor automático seguinte a este interromperá como respaldo.

3. O tempo de funcionamento do relé asociado á protección da liña debe ser o mínimo posible para evitar o disparo innecesario de interruptores automáticos asociados a outras partes sadias do sistema de enerxía.

Estas mencionadas anteriormente rexistran que a protección da liña de transmisión é moi diferente da protección do transformador e outro equipo de sistemas de enerxía. Os tres principais métodos de protección da liña de transmisión son –

1. Protección contra corrente excesiva graduada en tempo.

2. Protección diferencial.

3. Protección de distancia.

Protección contra corrente excesiva graduada en tempo

Isto tamén pode chamarse simplemente protección contra corrente excesiva da liña de transmisión de enerxía eléctrica. Vamos discutir diferentes esquemas de protección contra corrente excesiva graduada en tempo.

Protección do alimentador radial

No alimentador radial, a potencia flúe nunha soa dirección, que é dende a fonte ata a carga. Este tipo de alimentadores poden protexirse facilmente utilizando relés de tempo definido ou relés de tempo inverso.

Protección da liña por relé de tempo definido

Este esquema de protección é moi simple. Aquí a liña completa está dividida en diferentes seccións e cada sección está fornecida con un relé de tempo definido. O relé máis próximo ao final da liña ten un ajuste de tempo mínimo mentres que o tempo de ajuste dos outros relés aumenta sucesivamente cara á fonte.
Por exemplo, supóñase que hai unha fonte no punto A, na figura a continuación

No punto D o interruptor automático CB-3 está instalado con un tempo definido de operación do relé de 0,5 seg. Sucesivamente, no punto C outro interruptor automático CB-2 está instalado con un tempo definido de operación do relé de 1 seg. O seguinte interruptor automático CB-1 está instalado no punto B, que é o máis próximo do punto A. No punto B, o relé está axustado a un 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 ou TCs conectados na liña. Pero como o tempo de operación do relé no punto D é mínimo, o CB-3, asociado a este relé, tripará primeiro para aislar a zona defectuosa do resto da liña. En caso de que, por calquera motivo, o CB-3 non tripe, entón o seguinte relé con tempo superior operará para iniciar o tripe do interruptor automático asociado. Neste caso, o CB-2 tripará. Se o CB-2 tamén falla en tripar, entón o seguinte interruptor automático, é dicir, o CB-1, tripará 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 o fallo, só o CB máis próximo á fonte desde o punto do fallo operará para aislar a posición específica da liña.

Desvantaxe da protección de liña de tempo definido

Se o número de seccións na liña é bastante grande, o axuste de tempo do relé máis próximo á fonte sería moi longo. Polo tanto, durante calquera fallo máis próximo á fonte levaría moito tempo para ser aislado. Isto pode causar un efecto destructivo grave no sistema.

Protección da liña contra corrente excesiva por relé inverso

A desvantaxe que discutimos xusto na protección contra corrente excesiva de tempo definido da liña de transmisión, pode superarse facilmente utilizando relés de tempo inverso. No relé inverso, o tempo de operación é inversamente proporcional á corrente de fallo.

Na figura anterior, o axuste de tempo global do relé no punto D é mínimo e sucesivamente este axuste de tempo aumenta para os relés asociados aos puntos cara ao punto A.
En caso de calquera fallo no punto F, obviamente tripará o CB-3 no punto D. En caso de fallo na apertura do CB-3, o CB-2 será operado xa que o axuste de tempo global é maior nese relé no punto C.
Aínda que o axuste de tempo do relé máis próximo á fonte sexa máximo, aínda así tripulará nun período máis curto, se ocorre un fallo importante preto da fonte, xa que o tempo de operación do relé é inversamente proporcional á corrente de fallo.

Protección contra corrente excesiva de alimentadores paralelos

Para manter a estabilidade do sistema, é necesario alimentar unha carga dende unha 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 exigencia fai que a protección dos alimentadores paralelos sexa un pouco máis complexa que a protección contra corrente excesiva simple de liña, como no caso dos alimentadores radiais. A protección dos alimentadores paralelos require o uso de relés direccionais e graduar o axuste de tempo do relé para o tripe selectivo.

Hai dous alimentadores conectados en paralelo dende a fonte ata a carga. Ambos os alimentadores teñen un relé de corrente excesiva non direccional no extremo da fonte. Estes relés deben ser relés de tempo inverso. Tamén ambos os alimentadores teñen un relé direccional ou un relé de potencia reversa no seu extremo de carga. Os relés de potencia reversa utilizados aquí deben ser do tipo instantáneo. Isso significa que estes relés deben activarse tan pronto como a corrente de potencia no alimentador se invierte. 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 If. Este fallo terá dúas vías paralelas dende a fonte, unha só a través do interruptor automático A e outra via CB-B, alimentador-2, CB-Q, barramento de carga e CB-P. Isto está claramente mostrado na figura a continuación, onde IA e IB son as correntes de fallo compartidas polo alimentador-1 e alimentador-2 respectivamente.

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

Agora, IA está fluindo a través do CB-A, IB está fluindo a través do CB-P. Como a dirección do fluxo do CB-P está invertida, tripará instantaneamente. Pero o CB-Q non tripará porque o fluxo de corrente (potencia) neste interruptor automático non está invertido. Tan pronto como o CB-P tripe, a corrente de fallo IB deixará de fluir a través do alimentador e, polo tanto, non hai cuestión de ulterior funcionamento do relé de corrente excesiva de tempo inverso. IA aínda continua a fluir incluso despois de que o CB-P tripe. Entón, debido á corrente excesiva IA, o CB-A tripará. De esta maneira, o alimentador defectuoso queda aislado do sistema.

Protección diferencial por cable piloto

Este é simplemente un esquema de protección diferencial aplicado aos alimentadores. Varios esquemas diferenciais son aplicados para a protección da liña, pero o Sistema de Balance de Voltaxe de Mess Price e o Esquema Translay son os máis popularmente usados.

Sistema de balance de Merz-Price

O principio de funcionamento do sistema de balance de Merz-Price é bastante simple. Neste esquema de protección de liña, un CT idéntico está conectado a cada un dos dous extremos da liña. A polaridade dos CTs é a mesma. O secundario destes transformadores de corrente e a bobina de funcionamento de dous relés instantáneos forman un circuito cerrado como se mostra na figura a continuación. No circuito, utiliza-se un cable piloto para conectar ambos os secundarios de CT e ambas as bobinas de relé como se mostra.

Agora, a partir da figura, é bastante claro que cando o sistema está en condición normal, non habría ningunha corrente fluindo a través do circuito, xa que a corrente secundaria dun CT cancelaría a corrente