Sistema de Protección en el Sistema Eléctrico

Esta parte de nuestra web cubre casi todo lo relacionado con el sistema de protección en el sistema eléctrico, incluyendo números estándar de conductores y dispositivos, modo de conexiones en las barras terminales, códigos de color en cables multicables, cosas que se deben y no se deben hacer en la ejecución. También cubre los principios de varios relés de protección de sistemas eléctricos y esquemas, incluyendo esquemas de protección de sistema eléctrico especiales como relés diferenciales, protección contra fallos a tierra restringida, relés direccionales y relés de distancia, etc. Se proporcionan detalles sobre la protección de transformadores, protección de generadores, líneas de transmisión y protección de bancos de condensadores. Cubre prácticamente todo acerca de la protección del sistema eléctrico.
La prueba de interruptores, transformadores de instrumentación como la prueba de transformador de corriente, tensión o transformador de potencial y los relés de protección asociados se explican en detalle.
Se incluyen y explican también los circuitos de cierre y apertura, indicación y alarma diferentes de los interruptores.

Objetivo de la protección del sistema eléctrico

El objetivo de la protección del sistema eléctrico es aislar una sección defectuosa del sistema eléctrico del resto del sistema en funcionamiento para que la parte restante pueda funcionar satisfactoriamente sin ningún daño grave debido a la corriente de fallo.
En realidad, el interruptor aísla el sistema defectuoso del resto del sistema sano y estos interruptores se abren automáticamente durante la condición de fallo debido a su señal de disparo, que proviene del relé de protección. La filosofía principal sobre la protección es que ninguna protección del sistema eléctrico puede prevenir el flujo de corriente de fallo a través del sistema, solo puede prevenir la continuación del flujo de corriente de fallo desconectando rápidamente la ruta de cortocircuito del sistema. Para satisfacer esta desconexión rápida, los relés de protección deben cumplir con los siguientes requisitos funcionales.

Sistema de protección en el sistema eléctrico

Vamos a discutir el concepto básico del sistema de protección en el sistema eléctrico y la coordinación de los relés de protección.

En la imagen se muestra la conexión básica del relé de protección. Es bastante simple. El secundario del transformador de corriente está conectado a la bobina de corriente del relé y el secundario del transformador de tensión está conectado a la bobina de tensión del relé. Cada vez que ocurre un fallo en el circuito de alimentación, fluye por la bobina de corriente del relé una corriente secundaria proporcional del TC, lo que aumenta la mmf de esa bobina. Esta mmf aumentada es suficiente para cerrar mecánicamente el contacto normalmente abierto del relé. Este contacto del relé cierra y completa el circuito de la bobina de disparo DC, y por lo tanto, la bobina de disparo se energiza. La mmf de la bobina de disparo inicia el movimiento mecánico del mecanismo de disparo del interruptor y, en última instancia, el interruptor se dispara para aislar el fallo.

Requisitos funcionales del relé de protección

Fiabilidad

El requisito más importante de los relés de protección es la fiabilidad. Permanecen inactivos durante mucho tiempo antes de que ocurra un fallo; pero si ocurre un fallo, los relés deben responder instantáneamente y correctamente.

Selectividad

El relé debe operar solo en aquellas condiciones para las cuales se ha comisionado en el sistema eléctrico. Puede haber algunas condiciones típicas durante el fallo para las cuales algunos relés no deberían operar o deberían operar después de un retraso definido, por lo que el relé de protección debe ser suficientemente capaz de seleccionar la condición apropiada para la cual se operaría.

Sensibilidad

El equipo de relevado debe ser suficientemente sensible para que pueda operarse de manera confiable cuando el nivel de la condición de fallo apenas supere el límite predefinido.

Velocidad

Los relés de protección deben operar a la velocidad requerida. Debe haber una correcta coordinación en varios relés de protección del sistema eléctrico de tal manera que un fallo en una parte del sistema no perturbe la otra parte sana. La corriente de fallo puede fluir a través de una parte sana ya que están conectadas eléctricamente, pero los relés asociados a esa parte sana no deben operar más rápido que los relés de la parte defectuosa, de lo contrario, puede ocurrir una interrupción no deseada del sistema sano. Nuevamente, si el relé asociado a la parte defectuosa no opera a tiempo debido a cualquier defecto en él u otra razón, entonces solo el siguiente relé asociado con la parte sana del sistema debe operar para aislar el fallo. Por lo tanto, no debe ser demasiado lento, lo que puede resultar en daños al equipo, ni demasiado rápido, lo que puede resultar en operaciones no deseadas.

Elementos importantes para la protección del sistema eléctrico

Aparamenta de maniobra

Consta principalmente de interruptores de aceite a granel, interruptores de aceite mínimo, interruptores de SF6, interruptores de aire a chorro e interruptores de vacío, etc. Se emplean diferentes mecanismos de operación, como solenoide, resorte, neumático, hidráulico, etc., en el interruptor. El interruptor es la parte principal del sistema de protección en el sistema eléctrico y aísla automáticamente la parte defectuosa del sistema abriendo sus contactos.

Equipo de protección

Consta principalmente de relés de protección del sistema eléctrico como relés de corriente, relés de tensión, relés de impedancia, relés de potencia, relés de frecuencia, etc., según el parámetro de operación, relés de tiempo definido, relés de tiempo inverso, relés escalonados, etc., según la característica de operación, lógicamente como relés diferenciales, relés de sobreflujo, etc. Durante el fallo, el relé de protección da la señal de disparo al interruptor asociado para abrir sus contactos.

Batería de estación

Todos los interruptores del sistema eléctrico son operados con CC (Corriente Continua). Porque la energía CC se puede almacenar en baterías y, si se produce una situación en la que falle totalmente la alimentación entrante, aún así se pueden operar los interruptores para restaurar la situación con la energía de la batería de la estación. Por lo tanto, la batería es otro elemento esencial del sistema eléctrico. A veces se le llama el corazón de la subestación eléctrica. Una batería de subestación eléctrica o simplemente una batería de estación que contiene un número de celdas acumula energía durante el período de disponibilidad de la alimentación CA y descarga en el momento en que los relés operan, de modo que el interruptor relevante se dispare en el momento del fallo de la alimentación CA entrante.

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