Bases da protección por relés: Tipos de fallos na liña de transmisión e esquemas de protección fundamentais

1. Tipos de fallos nas liñas eléctricas

Fallos entre fases:

• Cortocircuito trifásico

• Cortocircuito bifásico

Fallos a terra:

• Fallos monofásicos a terra

• Fallos bifásicos a terra

• Fallos trifásicos a terra

2. Definición de dispositivos de protección por relés
Cando ocorre unha anomalia ou fallo nun compoñente do sistema eléctrico, os dispositivos de protección por relés son aqueles que poden isolar rapidamente e de xeito selectivo o compoñente defectuoso ou anómalo do sistema, asegurando a continuidade da operación normal do resto do equipo sano.

Exemplos inclúen: protección contra sobrecorrente, protección de distancia, protección de secuencia cero e protección de alta frecuencia.

• Protección principal: Protección que cumple coas rexistracións básicas para a estabilidade do sistema e a seguridade dos equipos durante un fallo de cortocircuito. Actúa primeiro para activar o interruptor e selecciona os fallos no equipo protegido ou na liña completa.

• Protección de reserva: Protección que elimina o fallo se a protección principal ou o interruptor non funciona.

• Protección auxiliar: Protección simple engadida para compensar as limitacións da protección principal e de reserva.

3. Papel da protección por relés nas liñas de transmisión
Durante a operación, as liñas de transmisión poden experimentar fallos debido a ventos fortes, xeo e neve, descargas atmosféricas, danos externos, falla de aislamento ou flashover por contaminación. Neses casos, o dispositivo de protección por relés pode actuar rapidamente e de xeito selectivo, activando o interruptor da liña (interruptor).

Se o fallo é transitório, o interruptor recerra con éxito despois de que o fallo desaparece, restabelecendo o suministro de enerxía de forma segura. Se o fallo é permanente, o recierre falla e a liña defectuosa é aillada rapidamente, asegurando o suministro ininterrumpido de enerxía ás liñas sadias.

4. Dispositivos de protección contra sobrecorrente
Os dispositivos de protección contra sobrecorrente están deseñados en base ao aumento significativo da corrente durante un fallo na liña. Cando a corrente de fallo alcanza o axuste de protección (corrente de pickup), o dispositivo inicia a súa operación. Unha vez alcanzado o axuste de retardo temporal, o interruptor da liña salta.

Tipos comúns inclúen:

• Protección instantánea contra sobrecorrente: Simple, fiable e rápida, pero só protexe unha parte (típicamente 80–85%) da mesma liña.

• Protección contra sobrecorrente con retardo: Opera con un breve retardo, protexendo a lonxitude completa da liña e coordinándose coa protección instantánea da seguinte liña a montante.

• Protección contra sobrecorrente: Axustada para evitar a corrente máxima de carga. Protexe a lonxitude completa da liña e a lonxitude completa da seguinte liña, servindo como protección de reserva.

• Protección direccional contra sobrecorrente: Añade un elemento de dirección de potencia á protección contra sobrecorrente. Opera só cando a potencia de fallo fluye desde a barra á liña, evitando a operación incorrecta durante fallos en dirección inversa.

5. Dispositivos de protección de distancia
A protección de distancia responde á impedancia (ou distancia) entre o punto de fallo e o punto de instalación da protección. Ten excelentes características direccionais e é ampliamente utilizada en redes anulares de alta tensión. Xeralmente emprega a protección de distancia en tres etapas:

• Zona I: Operación instantánea, protexendo o 80%–85% da lonxitude da liña.

• Zona II: Protexe a lonxitude completa da liña e estende a parte da seguinte liña (típicamente Zona I da liña adxacente).

• Zona III: Protexe a lonxitude completa desta liña e a seguinte, servindo como protección de reserva para as Zonas I e II.

6. Dispositivos de protección de corrente de secuencia cero
En sistemas de neutro directamente aterrado (tamén coñecidos como sistemas de alta corrente de fallo a terra), un fallo monofásico a terra produce unha corrente de secuencia cero significativa. Os dispositivos de protección que usan esta corrente chámanse dispositivos de protección de corrente de secuencia cero. Xeralmente usa unha configuración en tres etapas:

• Etapa I: Protección de corrente de secuencia cero instantánea, cubrindo o 70%–80% da lonxitude da liña.

• Etapa II: Protección de corrente de secuencia cero con retardo, cubrindo a lonxitude completa da liña e parte da seguinte liña.

• Etapa III: Protección de sobrecorrente de secuencia cero, cubrindo a liña completa e servindo como protección de reserva para a seguinte liña.

7. Dispositivos de protección de alta frecuencia
A protección de alta frecuencia converte o ángulo de fase (ou dirección de potencia) das correntes en ambos extremos dunha liña en sinais de alta frecuencia, que se transmiten a través dun canal de alta frecuencia ao extremo oposto. O sistema compara a fase de corrente ou a dirección de potencia en ambos extremos.

Esta protección só responde a fallos dentro do tramo de liña protegido e non require coordinación con liñas a montante. Opera sen retardo temporal, permitindo a limpeza rápida de calquera fallo ao longo da liña protegida.

Baseado nos principios de funcionamento, a protección de alta frecuencia clasifícase en:

• Tipo de bloqueo (comparación direccional): Compara a dirección de potencia en ambos extremos.

• Tipo de comparación de fase: Compara os ángulos de fase de corrente en ambos extremos.

8. Dispositivos de recierre automático
Un dispositivo de recierre automático é aquel que volve a pechar automaticamente o interruptor despois de que este saltou.

Función:

• Para fallos transitórios, despois de que o fallo desaparece, o dispositivo volve a pechar rapidamente o interruptor, restabelecendo o suministro de enerxía normal.

• Para fallos permanentes, o recierre falla, o interruptor salta de novo e a liña defectuosa é aillada, asegurando o suministro continuo de enerxía ás liñas sadias.

9. Registrador de fallos de liña
Un dispositivo que grava automaticamente as formas de onda de corrente e voltaxe antes e durante un fallo de liña, xunto coa sincronización e o estado de operación do interruptor.

Ao analizar as formas de onda gravadas, pódese determinar con precisión o tipo de fallo e calcular a localización aproximada do mesmo. Isto proporciona datos críticos para a análise de fallos, a resolución de problemas e a restablecemento do suministro de enerxía normal.