Protección por corriente portadora de liñas de transmisión

Esquema de protección por corriente portadora para líneas de transmisión

O esquema de protección por corriente portadora emprega-se principalmente para a salvagarda de liñas de transmisión de longa distancia. A diferencia dos métodos convencionais de protección que se centran na comparación dos valores reais de corrente, este esquema opera comparando os ángulos de fase das correntes nos dous extremos da liña. Basándose na relación do ángulo de fase, pode determinar con precisión se un fallo está ocorrendo dentro do tramo protegido da liña (fallo interno) ou fóra del (fallo externo). O canal de comunicación por corriente portadora, un compoñente crucial deste sistema de protección, consta de catro elementos principais: un emisor, un receptor, equipos de acoplamento e unha armadiña de liña.

O receptor de corriente portadora encárgase de captar a corriente portadora transmitida polo emisor situado no extremo oposto da liña. Unha vez recibida, converte esta corriente portadora nunha tensión de corriente continua (CC). Esta tensión CC serve como sinal de control, que pode ser utilizada por relés ou outros circuitos eléctricos para executar funcións protectoras específicas. Notablemente, cando non se está recibindo corriente portadora, a tensión de saída do receptor cae a cero, indicando unha interrupción na ligazón de comunicación ou un posible cambio no estado operativo do sistema.

A armadiña de liña, situada entre a barra colectora e a conexión do condensador de acoplamento á liña de transmisión, é unha rede paralela LC (inductor-capacitor) afinada meticulosamente para resoar a frecuencias altas. A súa función principal é confinar a corriente portadora dentro do tramo protegido da liña. Ao facelo, prevén eficazmente a interferencia de outros canais de corriente portadora adxacentes, asegurando a integridade e a precisión da operación do sistema de protección. Ademais, a armadiña de liña xoga un papel vital en minimizar a perda do sinal de corriente portadora aos circuitos eléctricos veciños, aumentando así a fiabilidade global da ligazón de comunicación por corriente portadora e as funcións protectoras asociadas.

Protección por corriente portadora: componentes e métodos

O condensador de acoplamento desempeña unha función dual no sistema de protección por corriente portadora. Conecta o equipo de alta frecuencia a un dos conductores da liña, permitindo a transmisión de sinais portadores. Ao mesmo tempo, isola o equipo eléctrico da alta tensión da liña. En condicións normais de operación, a corrente eléctrica circula só a través do conductor da liña. No entanto, cando se trata da corriente portadora de alta frecuencia, circula a través do conductor da liña equipado con armadiñas de alta frecuencia, pasando polo condensador de armadiña e despois á terra.

Métodos de protección por corriente portadora

Existen varios métodos de protección por corriente portadora, sendo as dúas formas fundamentais a protección por comparación direccional e a protección por comparación de fase. Estes métodos describense detalladamente a continuación:

1. Protección por comparación direccional

No esquema de protección por comparación direccional, o mecanismo de protección basease na comparación da dirección do fluxo de potencia durante un fallo nos dous extremos da liña de transmisión. Os relés protectores funcionan só cando a potencia nos dous extremos da liña fluye desde a barra cara á liña. Despois de comparar as direccións, o relé piloto por corriente portadora transmite información sobre como os relés direccionais no extremo oposto responden a un evento de curto-circuíto.

Os relés situados nos dous extremos da liña traballan xuntos para aislar o fallo da barra. No caso dun fallo interno dentro do tramo protegido, o fluxo de potencia está na dirección protectora. Por contra, para un fallo externo, o fluxo de potencia está na dirección oposta. Durante un fallo, un sinal simple transmítese vía o relé piloto dende un extremo da liña ao outro. Os esquemas de proteción por relés piloto usados para a protección de liñas de transmisión poden categorizarse principalmente en dous tipos:

• Esquema de protección por bloqueo de corriente portadora: Este esquema restrinxe a operación do relé. Funciona bloqueando o fallo antes de que poida entrar no tramo protegido do sistema eléctrico. O esquema de protección por bloqueo de corriente portadora destaca pola súa fiabilidade, xa que protege eficazmente o equipo do sistema de posibles danos.

• Esquema de permiso de bloqueo de corriente portadora: Ao contrario do esquema de bloqueo, este esquema protector permite que a corriente de fallo entre no tramo protegido do sistema.

2. Protección por comparación de fase de corriente portadora

O sistema de protección por comparación de fase de corriente portadora centrase na comparación da relación de fase entre a corrente que entra na zona piloto e a corrente que sale do tramo protegido. Notablemente, non implica a comparación das magnitudes destas correntes. Este método de protección proporciona principalmente protección principal ou primaria, e, polo tanto, é esencial complementalo con protección de reserva. O diagrama de circuito do esquema de protección por comparación de fase de corriente portadora ilustrase na figura fornecida a continuación.

Operación e vantaxes da protección por corriente portadora

Os transformadores de corriente (TC) instalados na liña de transmisión suministran enerxía a unha rede. Esta rede converte a corrente de saída dos TC nunha tensión de saída sinusoidal monofásica. Esta tensión alimenta tanto o emisor de corriente portadora como o comparador. De xeito semellante, a saída do receptor de corriente portadora tamén diríxese ao comparador. O comparador xoga un papel crucial no control da operación dun relé auxiliar, que, a súa vez, activa o disparo do interruptor de circuito da liña de transmisión cando é necesario.

Vantaxes da protección por corriente portadora

Os esquemas de protección por corriente portadora ofrecen varias ventaxes significativas, que se enumeran a continuación:

• Operación simultánea e rápida dos interruptores de circuito: Unha das principais vantaxes é a capacidade de lograr un disparo rápido e simultáneo dos interruptores de circuito nos dous extremos da liña de transmisión. Esta acción coordinada asegura que os fallos se aislen rapidamente, minimizando a duración das condicións anómalas no sistema eléctrico.

• Limpieza eficiente de fallos: O sistema presenta un proceso rápido de limpeza de fallos. Interrompendo rapidamente o fluxo de corriente de fallo, prevén impactos graves no sistema eléctrico, reducindo o risco de danos no equipo e mantendo a estabilidade do sistema.

• Señalización integrada: A protección por corriente portadora elimina a necesidade de cables de señalización separados. En cambio, as propias liñas de enerxía úsanse para transmitir tanto a enerxía eléctrica como os sinais de comunicación. Isto simplifica o deseño global do sistema, reduce os custos de instalación e minimiza o potencial de interferencia de sinais de fuentes externas.

• Disparo ultra-rápido: Permite que os interruptores de circuito nos dous extremos da liña disparen en só unha a tres ondas. Esta resposta extremadamente rápida é crucial para proteger os sistemas eléctricos modernos de alta capacidade e asegurar o abastecemento fiable de electricidade.

• Compatibilidade con equipos modernos: O sistema de protección por corriente portadora é altamente compatible con interruptores de circuito de acción rápida modernos. Esta sinergia permite un relé incluso máis eficiente e fiable, mellorando o rendemento e as capacidades de protección globais da rede eléctrica.

• Aplicacións versáteis: Históricamente, a tecnoloxía de portadora de liña eléctrica usouse para varios propósitos, incluíndo control supervisório, comunicación telefónica, telemetría e relé. Esta versatilidade a fai un activo valioso nos sistemas de enerxía eléctrica, permitindo a integración sinxela de múltiples funcións nunha única infraestrutura.