Relé de protecció d'alimentació: Una guia completa
Un relé de protecció de línia d'alimentació és un dispositiu que protegeix les línies d'alimentació dels sistemes elèctrics de diversos tipus d'avaris, com circuits tancats, sobrecàrregues, avaris a terra i conductors trencats. Una línia d'alimentació és una línia de transmissió o distribució que porta energia des d'una subestació a la càrrega o a una altra subestació. Els relés de protecció de línia d'alimentació són essencials per assegurar la fiabilitat i seguretat dels sistemes elèctrics, ja que poden detectar i aïllar ràpidament els avaris, prevenir danys en l'equipament i minimitzar els tallsd'energia.
Què és un relé de protecció de distància?
Un dels tipus més comuns de relés de protecció de línia d'alimentació és el relé de protecció de distància, també conegut com a relé d'impedància. Un relé de protecció de distància mesura l'impedància (Z) de la línia d'alimentació utilitzant la tensió (V) i la corrent (I) d'entrada dels corresponents transformadors de potencial (PT) i de corrent (CT). L'impedància es calcula dividint la tensió per la corrent: Z = V/I.
El relé de protecció de distància compara l'impedància mesurada amb un valor de configuració predefinit, que representa l'impedància màxima permessa per a l'operació normal. Si l'impedància mesurada és inferior al valor de configuració, significa que hi ha un avari a la línia d'alimentació, i el relé enviarà una senyal de trip al circuit interrompible per aïllar l'avari. El relé també pot mostrar els paràmetres de l'avari, com ara la corrent d'avari, la tensió, la resistència, la reactància i la distància de l'avari, a la pantalla.
La distància de l'avari és la distància des de la ubicació del relé fins a la ubicació de l'avari, que es pot estimar multiplicant l'impedància mesurada per l'impedància de la línia per quilòmetre. Per exemple, si l'impedància mesurada és de 10 ohms i l'impedància de la línia per quilòmetre és de 0,4 ohms/km, llavors la distància de l'avari és 10 x 0,4 = 4 km. Conèixer la distància de l'avari pot ajudar a localitzar i reparar l'avari ràpidament.
Com funciona una característica quadrilàtera?
Un relé de protecció de distància pot tenir diferents característiques d'operació, com circular, mho, quadrilàtera o poligonal. La característica quadrilàtera és una opció popular per als relés numèrics moderns perquè ofereix més flexibilitat i precisió en la configuració de les zones de protecció.
Una característica quadrilàtera és un gràfic en forma de paral·lelogram que defineix la zona de protecció del relé. El gràfic té quatre eixos: resistència endavant (R F), resistència enrere (R B), reactància endavant (X F) i reactància enrere (X B). El gràfic també té un angle de pendent anomenat angle de característica del relé (RCA), que determina la forma del paral·lelogram.
La característica quadrilàtera es pot dibuixar utilitzant els següents passos:
Estableix el valor R F a l'eix X positiu i el valor R B a l'eix X negatiu.
Estableix el valor X F a l'eix Y positiu i el valor X B a l'eix Y negatiu.
Dibuixa una línia de R F a X F amb una pendent de RCA.
Dibuixa una línia de R B a X B amb una pendent de RCA.
Completa el paral·lelogram connectant R F amb R B i X F amb X B.
La zona de protecció està dins del paral·lelogram, el que significa que si l'impedància mesurada cau dins d'aquesta àrea, llavors el relé es dispara. La característica quadrilàtera pot cobrir quatre quadrants d'operació:
Primer quadrant (els valors R i X són positius): Aquest quadrant representa una càrrega inductiva i un avari endavant des del relé.
Segon quadrant (R és negatiu i X és positiu): Aquest quadrant representa una càrrega capacitiva i un avari enrere des del relé.
Tercer quadrant (els valors R i X són negatius): Aquest quadrant representa una càrrega inductiva i un avari enrere des del relé.
Cuart quadrant (R és positiu i X és negatiu): Aquest quadrant representa una càrrega capacitiva i un avari endavant des del relé.
Quines són les diferents zones d'operació?
Un relé de protecció de distància pot tenir diferents zones d'operació, que es defineixen per diferents valors de configuració d'impedància i retard de temps. Les zones estan dissenyades per coordinar-se amb altres relés del sistema i proporcionar protecció de suport per a línies d'alimentació adjacents.
Les zones d'operació típiques per a un relé de protecció de distància són:
Zona 1: Aquesta zona cobreix l'80% al 90% de la longitud de la línia d'alimentació i no té retard de temps. Proporciona protecció primària per als avaris dins d'aquesta zona i es dispara instantàniament.
Zona 2: Aquesta zona cobreix el 100% al 120% de la longitud de la línia d'alimentació i té un retard de temps curt (normalment 0,3 a 0,5 segons). Proporciona protecció de suport per als avaris més enllà de la zona 1 o en línies d'alimentació adjacents.
Zona 3: Aquesta zona cobreix el 120% al 150% de la longitud de la línia d'alimentació i té un retard de temps més llarg (normalment 1 a 2 segons). Proporciona protecció de suport per als avaris més enllà de la zona 2 o en línies d'alimentació remotes.
Alguns relés també poden tenir zones addicionals, com la Zona 4 per a la invasió de càrrega o la Zona 5 per a avaris d'excedent.
Quins són altres tipus de relés de protecció de línia d'alimentació?
A més dels relés de protecció de distància, hi ha altres tipus de relés de protecció de línia d'alimentació que es poden utilitzar per a diferents aplicacions o en combinació amb relés de protecció de distància. Alguns exemples són:
Relés de protecció de sobrecorrent: Aquests relés només mesuren la corrent i es disparan quan supera un valor preestablert. Són simples, econòmics i ampliament utilitzats per a línies d'alimentació radial.
Relés de protecció diferencial: Aquests relés comparen les entrades de corrent de tots dos extrems d'una línia d'alimentació i es disparen quan hi ha un desequilibri entre elles. Són ràpids, selectius i sensibles per a línies d'alimentació curtes o barres de distribució.
Relés de protecció direccional: Aquests relés mesuren tant la corrent com la tensió i determinen la diferència d'angle de fase. Es disparen només quan la corrent flueix en una direcció específica respecte a la tensió. Són útils per a línies d'alimentació en bucle o paral·leles.
Relés de detecció d'arc flash: Aquests relés utilitzen sensors de llum i detecció de sobrecorrent d'alta velocitat per identificar esdeveniments d'arc flash a les línies d'alimentació. Es disparen més ràpidament que els relés convencionals i milloren la seguretat del personal.
Com seleccionar relés de protecció de línia d'alimentació?
La selecció de relés de protecció de línia d'alimentació depèn de diversos factors, com:
El tipus, la longitud, la configuració, la càrrega, la connexió a terra i el nivell d'aïllament de les línies d'alimentació
La disponibilitat, la precisió, el cost, la mantenibilitat, la comunicació i la integració dels relés
La coordinació, la selectivitat, la sensibilitat, la velocitat, la fiabilitat, la seguretat i l'estabilitat dels esquemes de protecció
Els estàndards, regulacions, codis, polítiques i pràctiques dels operadors dels sistemes elèctrics
Algunes orientacions generals per a la selecció de relés de protecció de línia d'alimentació són:
Escull relés numèrics en lloc de relés electromecànics o estàtics per a un rendiment, funcionalitat, flexibilitat i diagnòstic millors
Escull relés de protecció de distància en lloc de relés de protecció de sobrecorrent o diferencial per a línies d'alimentació llargues o complexes
Escull característiques quadrilàteres en lloc de característiques circulars o mho per a més precisió i adaptabilitat
Escull entrades d'sensor analògiques d'baixa energia en lloc d'entrades de corrent/tensió convencionals per a reduir la mida, el pes i els perillosos de seguretat.
Escull relés de detecció d'arc flash en lloc de relés convencionals per a un disparador més ràpid i seguretat del personal.
Conclusió
Els relés de protecció de línia d'alimentació són
