Protecció de la corrent portadora de les línies d'alta tensió

Esquema de protecció de corrent portadora per a línies d'interconnexió

L'esquema de protecció de corrent portadora s'utilitza principalment per a la protecció de línies d'interconnexió a llarga distància. A diferència dels mètodes de protecció convencionals que es centren en comparar els valors reals de la corrent, aquest esquema opera comparant els angles de fase de les corrents als dos extrems de la línia. Basant-se en la relació de l'angle de fase, pot determinar amb precisió si hi ha un defecte dins de la secció de línia protegida (defecte intern) o fora d'aquesta (defecte extern). El canal de comunicació de la corrent portadora, un component crucial d'aquest sistema de protecció, consta de quatre elements principals: un emissor, un receptor, equips d'acoblament i una trampa de línia.

El receptor de corrent portadora té com a tasca captar la corrent portadora transmesa des de l'emissor situat a l'extrem més allunyat de la línia. Un cop rebut, converteix aquesta corrent portadora en un voltatge contínu (CC). Aquest voltatge CC serveix com a senyal de control, que pot ser utilitzat per relés o altres circuits elèctrics per executar funcions de protecció específiques. Notablement, quan no s'està rebent cap corrent portadora, el voltatge de sortida del receptor disminueix a zero, indicant una interrupció en l'enllaç de comunicació o un possible canvi en l'estat operatiu del sistema.

La trampa de línia, situada entre la barra de busos i la connexió del condensador d'acoblament a la línia d'interconnexió, és una xarxa LC (inductor - condensador) paral·lela afeginada per resonar a altes freqüències. La seva funció principal és confinar la corrent portadora dins de la secció de línia protegida. Fent-ho, prevé eficientment interferències d'altres canals de corrent portadora adjacents, assegurant la integritat i precisió de l'operació del sistema de protecció. A més, la trampa de línia juga un paper vital en minimitzar la pèrdua del senyal de corrent portadora a les circuits de potència veïnes, millorant així la fiabilitat global de l'enllaç de comunicació de la corrent portadora i les funcions de protecció associades.

Protecció de Corrent Portadora: Components i Mètodes

El condensador d'acoblament serveix una funció doble en el sistema de protecció de corrent portadora. Connecta l'equipament d'alta freqüència a un dels conductors de la línia, permetent la transmissió de senyals de corrent portadora. Alhora, aïlla l'equipament de potència de l'alta tensió de la línia elèctrica. En condicions normals d'operació, la corrent elèctrica flueix únicament a través del conductor de la línia. No obstant això, en el cas de la corrent portadora d'alta freqüència, circula a través del conductor de la línia equipat amb trampes d'alta freqüència, passant pel condensador de la trampa i després a terra.

Mètodes de Protecció de Corrent Portadora

Hi ha diversos mètodes de protecció de corrent portadora, amb les dues formes fonamentals sent la protecció de comparació direccional i la protecció de comparació de fase. Aquests mètodes es descriuen detalladament a continuació:

1. Protecció de Comparació Direccional

En l'esquema de protecció de comparació direccional, el mecanisme de protecció es basa en comparar la direcció del flux de potència durant un defecte als dos extrems de la línia d'interconnexió. Els relés protectors només funcionen quan la potència als dos extrems de la línia flueix des de la barra cap a la línia. Després de comparar les direccions, el relé guia de la corrent portadora transmet informació sobre com responden els relés direccionals a l'extrem oposat a un esdeveniment de curto-circuit.

Els relés situats als dos extrems de la línia treballen conjuntament per aïllar el defecte de la barra. En el cas d'un defecte intern dins de la secció protegida, el flux de potència està en la direcció protectora. Per contra, en un defecte extern, el flux de potència està en la direcció oposada. Durant un defecte, un senyal simple s'envia a través del relé guia de la corrent portadora d'un extrem de la línia a l'altre. Es poden categoritzar els esquemes de protecció de relés guia utilitzats per a la protecció de línies d'interconnexió en dos tipus principals:

• Esquema de Protecció de Bloqueig de Corrent Portadora: Aquest esquema restringeix l'operació del relé. Funciona bloquejant el defecte abans que pugui entrar a la secció protegida del sistema elèctric. L'esquema de protecció de bloqueig de corrent portadora és molt apreciat per la seva fiabilitat, ja que protegeix eficientment l'equipament del sistema de possibles danys.

• Esquema de Permis de Bloqueig de Corrent Portadora: En contrast amb l'esquema de bloqueig, aquest esquema de protecció permet que la corrent de defecte entri a la secció protegida del sistema.

2. Protecció de Comparació de Fase de Corrent Portadora

El sistema de protecció de comparació de fase de corrent portadora es centra en comparar la relació de fase entre la corrent que entra a la zona guia i la corrent que surt de la zona protegida. Notablement, no implica comparar les magnituds d'aquestes corrents. Aquest mètode de protecció proporciona principalment protecció principal o primària, i, per tant, és essencial complementar-lo amb protecció de suport. El diagrama de circuit de l'esquema de protecció de comparació de fase de corrent portadora es mostra en la figura proporcionada a continuació.

Operació i Avantatges de la Protecció de Corrent Portadora

Els transformadors de corrent (TC) instal·lats a la línia d'interconnexió subministren potència a una xarxa. Aquesta xarxa converteix la corrent de sortida dels TC en un voltatge sinusoidal monofàsic. Aquest voltatge es porta tant a l'emissor de corrent portadora com al comparador. De manera similar, la sortida del receptor de corrent portadora també es dirigeix al comparador. El comparador joca un paper crucial en controlar l'operació d'un relé auxiliar, que a la vegada provoca el desconnectat del circuit de la línia d'interconnexió quan és necessari.

Avantatges de la Protecció de Corrent Portadora

Els esquemes de protecció de corrent portadora ofereixen diversos avantatges significatius, que es detallen a continuació:

• Operació Ràpida i Simultània del Circuit Breaker: Un dels avantatges clau és la capacitat d'aconseguir un desconnectat ràpid i simultani dels circuit breakers als dos extrems de la línia d'interconnexió. Aquesta acció coordinada assegura que els defectes es segreguin promptament, minimitzant la durada de les condicions anòmals en el sistema elèctric.

• Eliminació Eficient de Defectes: El sistema disposa d'un procés ràpid de neteja de defectes. Interrumpint ràpidament el flux de corrent de defecte, preveu efectivament impacts severes al sistema elèctric, reduint el risc de daños a l'equipament i mantenint la estabilitat del sistema.

• Senyalització Integrada: La protecció de corrent portadora elimina la necessitat de fils de senyalització separats. En lloc d'això, les línies elèctriques mateixes es fan servir per transmetre tant la potència elèctrica com els senyals de comunicació. Això simplifica el disseny general del sistema, redueix els costos d'instal·lació i minimitza el potencial d'interferència dels senyals per fonts externes.

• Desconnectat Ultra-ràpid: Permet que els circuit breakers als dos extrems de la línia desconnectin en només un a tres cicles. Aquest temps de resposta extremadament ràpid és crucial per a la protecció de sistemes elèctrics moderns i de gran capacitat, assegurant un subministrament fiable d'electricitat.

• Compatibilitat amb Equipament Modern: El sistema de protecció de corrent portadora és altament compatible amb circuit breakers d'acció ràpida moderns. Aquesta sinergia permet una relaying encara més eficient i fiable, millorant el rendiment i les capacitats de protecció globals de la xarxa elèctrica.

• Aplicacions Versatils: Històricament, la tecnologia de corrent portadora de línia elèctrica s'ha utilitzat ampliament per a diversos propòsits, incloent el control supervisori, la comunicació telefònica, la telemetria i la relaying. Aquesta versatilitat ho fa un actiu valuós en els sistemes de potència elèctrica, permetent una integració fluida de múltiples funcions dins d'una única infraestructura.