Relé de protección de alimentación: Unha guía completa

O relé de protección de alimentación é un dispositivo que protexe as liñas de alimentación do sistema eléctrico de varios tipos de fallos, como curtos circuitos, sobrecargas, fallos a terra e condutores rotos. Unha alimentación é unha liña de transmisión ou distribución que transporta enerxía dende unha subestación ata a carga ou outra subestación. Os relés de protección de alimentación son esenciais para garantir a fiabilidade e seguridade dos sistemas eléctricos, xa que poden detectar e isolar rapidamente os fallos, prevenir danos no equipo e minimizar as interrupcións de enerxía.

Que é un relé de protección de distancia?

Un dos tipos máis comúns de relés de protección de alimentación é o relé de protección de distancia, tamén coñecido como relé de impedancia. Un relé de protección de distancia mide a impedancia (Z) da liña de alimentación utilizando a tensión (V) e a corrente (I) desde o correspondente transformador de potencial (PT) e transformador de corrente (CT). A impedancia calculase dividindo a tensión pola corrente: Z = V/I.

O relé de protección de distancia compara a impedancia medida cun valor de configuración predefinido, que representa a máxima impedancia permitida para a operación normal. Se a impedancia medida é menor que o valor de configuración, significa que hai un fallo na liña de alimentación, e o relé enviará un sinal de desligado ao interruptor para isolar o fallo. O relé tamén pode mostrar os parámetros do fallo, como a corrente de fallo, tensión, resistencia, reactancia e distancia do fallo, na súa pantalla.

A distancia do fallo é a distancia dende a localización do relé ata a localización do fallo, que se pode estimar multiplicando a impedancia medida pola impedancia da liña por quilómetro. Por exemplo, se a impedancia medida é 10 ohms e a impedancia da liña por quilómetro é 0,4 ohms/km, entón a distancia do fallo é 10 x 0,4 = 4 km. Coñecer a distancia do fallo pode axudar a localizalo e reparalo rapidamente.

Como funciona a característica cuadrilátera?

Un relé de protección de distancia pode ter diferentes características de funcionamento, como circular, mho, cuadrilátera ou poligonal. A característica cuadrilátera é unha opción popular para relés numéricos modernos porque ofrece máis flexibilidade e precisión na configuración das zonas de protección.

A característica cuadrilátera é un gráfico en forma de paralelogramo que define a zona de protección do relé. O gráfico ten catro eixes: resistencia adiantada (R F), resistencia atrás (R B), reactancia adiantada (X F) e reactancia atrás (X B). O gráfico tamén ten un ángulo de pendente chamado ángulo característico do relé (RCA), que determina a forma do paralelogramo.

A característica cuadrilátera pode trazarse usando os seguintes pasos:

1. Establece o valor R F no eixe X positivo e o valor R B no eixe X negativo.

2. Establece o valor X F no eixe Y positivo e o valor X B no eixe Y negativo.

3. Traza unha liña dende R F a X F cunha pendente RCA.

4. Traza unha liña dende R B a X B cunha pendente RCA.

5. Completa o paralelogramo conectando R F a R B e X F a X B.

A zona de protección está dentro do paralelogramo, o que significa que se a impedancia medida cae dentro desta área, o relé activará. A característica cuadrilátera pode cubrir catro cuadrantes de operación:

• Primeiro cuadrante (os valores R e X son positivos): Este cuadrante representa unha carga inductiva e un fallo adiantado dende o relé.

• Segundo cuadrante (R é negativo e X é positivo): Este cuadrante representa unha carga capacitiva e un fallo atrás dende o relé.

• Terceiro cuadrante (os valores R e X son negativos): Este cuadrante representa unha carga inductiva e un fallo atrás dende o relé.

• Cuarto cuadrante (R é positivo e X é negativo): Este cuadrante representa unha carga capacitiva e un fallo adiantado dende o relé.

Que son as diferentes zonas de operación?

Un relé de protección de distancia pode ter diferentes zonas de operación, que están definidas por diferentes valores de configuración de impedancia e retardo temporal. As zonas están deseñadas para coordinarse con outros relés no sistema e proporcionar protección de apoio para alimentadores adxacentes.

As zonas de operación típicas para un relé de protección de distancia son:

• Zona 1: Esta zona cubre o 80% ao 90% da lonxitude do alimentador e non ten retardo temporal. Proporciona protección primaria para fallos dentro desta zona e dispara instantaneamente.

• Zona 2: Esta zona cubre o 100% ao 120% da lonxitude do alimentador e ten un breve retardo temporal (xeralmente 0,3 a 0,5 segundos). Proporciona protección de apoio para fallos máis allá da zona 1 ou en alimentadores adxacentes.

• Zona 3: Esta zona cubre o 120% ao 150% da lonxitude do alimentador e ten un retardo temporal máis longo (xeralmente 1 a 2 segundos). Proporciona protección de apoio para fallos máis allá da zona 2 ou en alimentadores remotos.

Algunhas veces, os relés poden ter zonas adicionais, como a Zona 4 para a intrusión da carga ou a Zona 5 para fallos de alcance excesivo.

Que son outros tipos de relés de protección de alimentación?

Ademais dos relés de protección de distancia, hai outros tipos de relés de protección de alimentación que poden utilizarse para diferentes aplicacións ou en combinación cos relés de protección de distancia. Algúns exemplos son:

• Relés de protección de sobre-corrente: Estes relés miden só a corrente e disparan cando esta supera un valor preestablecido. Son simples, económicos e amplamente utilizados para alimentadores radiais.

• Relés de protección diferencial: Estes relés comparan as entradas de corrente de ambos os extremos dun alimentador e disparan cando hai un desequilibrio entre eles. Son rápidos, selectivos e sensibles para alimentadores curtos ou barras de distribución.

• Relés de protección direccional: Estes relés miden tanto a corrente como a tensión e determinan a diferenza de ángulo de fase entre elas. Disparan só cando a corrente fluye nunha dirección específica respecto á tensión. Son útiles para alimentadores en anel ou alimentadores paralelos.

• Relés de detección de arco-eléctrico: Estes relés usan sensores de luz e detección de sobre-corrente de alta velocidade para identificar eventos de arco-eléctrico nos alimentadores. Disparan máis rápido que os relés convencionais e melloran a seguridade para o persoal.

Como seleccionar relés de protección de alimentación?

A selección de relés de protección de alimentación depende de varios factores, como:

• O tipo, lonxitude, configuración, carga, aterrado e nivel de aislamento dos alimentadores

• A disposición, precisión, custo, mantemento, comunicación e integración dos relés

• A coordinación, selectividade, sensitividade, rapidez, fiabilidade, seguridade e estabilidade dos esquemas de protección

• Os estándares, rexulamentos, códigos, políticas e prácticas dos operadores de sistemas eléctricos

Algúns xuízos xerais para seleccionar relés de protección de alimentación son:

• Escolla relés numéricos en lugar de relés electromecánicos ou estáticos para un mellor rendemento, funcionalidade, flexibilidade e diagnóstico

• Escolla relés de protección de distancia en lugar de relés de sobre-corrente ou diferenciales para alimentadores longos ou complexos

• Escolla características cuadriláteras en lugar de circulares ou mho para maior precisión e adaptabilidade

• Escolla entradas de sensor analóxicas de baixa enerxía en lugar de entradas convencionais de corrente/tensión para reducir o tamaño, peso e perigos de seguridade.

• Escolla relés de detección de arco-eléctrico en lugar de relés convencionais para un disparo máis rápido e seguridade do persoal.

Conclusión