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Instituto Universitario Politécnico
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Economía
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Un equipo de protección no es solamente la protección o relé, propiamente
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Protecciones tecnología

  1. 1. PROFESOR: BACHILLER: Ing. Mariangela Pollonais Ana S. Rojas v- 20403688 Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño “ Extensión – Monagas Tecnología Eléctrica Maturin, agosto de 2014
  2. 2. 1. DEFINICIÓN El objetivo de los sistemas de protección es remover del servicio lo más rápido posible cualquier equipo del sistema de potencia que comienza a operar en una forma anormal. El propósito, es también, limitar el daño causado a los equipos de potencia, y sacar de servicio el equipo en falta lo más rápido posible para mantener la integridad y estabilidad del sistema de potencia. Dado que la estabilidad transitoria está relacionada con la habilidad que tiene el sistema de potencia para mantener el sincronismo cuando está sometido a grandes perturbaciones, el comportamiento satisfactorio de los sistemas de protección es importante para asegurar la estabilidad del mismo. CARACTERÍSTICAS Confiabilidad (Reliability) Probabilidad de cumplir la función encargada sin fallar, durante un período de tiempo. Sensibilidad Detectar pequeñas variaciones en el entorno del punto de equilibrio, de ajuste, o de referencia, con mínima zona muerta o de indefinición. Seguridad La seguridad, se refiere al grado de certeza en el cual un relé no actuará para casos en los cuales no tiene que actuar. Por lo que un dispositivo que no actúe cuando no es necesario, tiene un grado de seguridad mayor que otros que actúan de forma inesperada, cuando son otras protecciones las que deben actuar. Selectividad Detectar un determinado tipo de anomalía en un determinado componente equipo del sistema de potencia y no operar ante otro tipo de anomalía o ante anomalías en otros equipos. Velocidad Se refiere al tiempo en que el relé tarda en completar el ciclo de detección-acción. Muchos dispositivos detectan instantáneamente la
  3. 3. falla, pero tardan fracciones de segundo en enviar la señal de disparo al interruptor correspondiente. Economía Cuando se diseña un SP lo primero que se debe tener en cuenta es el costo de los elementos a proteger. Mientras más elevado sea el costo de los elementos y la configuración de la interconexión de estos sea más compleja, el costo de los SP será de mayor magnitud. A veces el costo de un SP no es el punto a discutir, sino la importancia de la sección del SEP que debe proteger, lo recomendable es siempre analizar múltiples opciones para determinar cuál de ellas es la que satisface los requerimientos de protección al menor costo. 2.- ESQUEMA BÁSICO 3.- COMPONENTES
  4. 4. Un equipo de protección no es solamente la protección o relé, propiamente dicho, sino que incluye a todos aquellos componentes que permiten detectar, analizar y despejar la falla. Los principales elementos que componen un equipo de protección son: • Batería de alimentación: La batería de alimentación es el elemento que garantiza la continuidad del suministro de la energía necesaria para el funcionamiento del equipo de protección. La alimentación del equipo de protección no puede realizarse directamente desde la línea. Si así se hiciese, una falla que dejase sin alimentación una subestación, o provocase una defectuosa alimentación de la misma, dejaría también fuera de servicio a todos los equipos de protección ubicados en ella. Ello implicaría graves consecuencias debido a que es precisamente en condiciones de falla cuando un equipo de protección debe actuar. • Transformadores de medida para protección: Los dates de entrada a la protección, o relé, deben reflejar el estado en que se encuentra el sistema. • Relé de protección: Los relés de protección ó relevadores; que ordenan disparos automáticos en caso de falla. Son la parte principal del sistema de protección. Contienen la lógica que deben seguir los interruptores. Se comunican con el sistema de potencia por medio de los elementos de medida y ordenan operar a dispositivos tales como interruptores, reconectadores u otros. • Interruptor automático: El interruptor automático es el elemento que permite abrir o cerrar un circuito en tensión, interrumpiendo o estableciendo una circulación de intensidad. Opera bajo el control de la protección y su apertura, coordinada con la de otros interruptores, permite aislar el punto en que se ha producido la falla 4.- RELÉ DE PROTECCIÓN Es el elemento más importante del sistema de protección; ordena disparos automáticos en caso de falla. Contienen la lógica que deben seguir los interruptores. Se comunican con el sistema de potencia por medio de los
  5. 5. elementos de medida y ordenan operar a dispositivos tales como interruptores, reconectadores u otros. CLASIFICACIÓN - Según sus características de construcción:  Relé Electromagnético  Relé de Inducción  Relé Electrodinámico.  Relé Electrónico.  Relé Térmicos - Según el tiempo de acción  Relés de Acción Instantánea.  Relés de Acción Diferida.  Relés de Retardo Independiente.  Relés de Retardo Dependiente.  Relé de potencia inversa.  Relé de tiempo inverso.  Relé de tiempo definitivo. - Utilizados en Subestaciones  Relé de Protección de sobreintensidad. es el que funciona instantáneamente con un valor excesivo de la intensidad, se trata de la protección más extendida en su aplicación. Controla la intensidad de paso por el equipo protegido; cuando el valor es superior al ajustado en el relé, se produce la acción subsiguiente (por ejemplo, se dispara un interruptor, se activa una alarma óptica o acústica, etc.)  Relé de Protección direccional de fases La magnitud más crítica en un relé direccional es precisamente la tensión de referencia, también llamada “de polarización”. Relé de Protección direccional de neutro En el caso de cortocircuitos a tierra, la tensión que se lleva al relé para propósito de polarización es la tensión residual del sistema. Esta tensión puede obtenerse por medio de la conexión en “triángulo abierto” de los secundarios de los transformadores de tensión.  Relé de Protección diferencial Las protecciones diferenciales constituyen sistemas de protección absolutamente selectivos o
  6. 6. “cerrados”, es decir, sistemas en los cuales la operación y la selectividad dependen únicamente de la comparación de las intensidades de cada uno de los extremos de la zona protegida.  Relé de Protección de comparación de fase Las protecciones de comparación de fase forman parte de los sistemas de protección absolutamente selectiva o cerrada. El principio básico de actuación consiste en comprobar la fase de la intensidad en los dos extremos de la línea.  Relé de Protección de sobretensión es el que funciona al aumentar la tensión de un valor predeterminado  Relé de Protección de subtensión es el que funciona al descender la tensión de un valor predeterminado.  Relé de Protección de frecuencia. La frecuencia es una de las magnitudes que definen la calidad del servicio, y para mantener estable su valor nominal es necesario que exista, permanentemente, un equilibrio entre la generación y el consumo. 5.- Áreas de Protección Las áreas de mayor importancia dentro de una subestación son:  Patio de Transformación  Sala de Control  Barras terminales  Líneas de transmisión que llegan a la subestación 6.- Estructura de un sistema de protección La gran importancia de la función realizada por el sistema de protección hace aconsejable dotarlo de una estructura que impida que el fallo de uno cualquiera de sus equipos deje desprotegido al sistema y desencadene una serie de consecuencias indeseables. Un análisis técnico aconsejaría cubrir mediante equipos de respaldo el posible fallo de los equipos de protección principales. Sin embargo, consideraciones de tipo económico hacen inviable la utilización de equipos de respaldo en los casos que la experiencia muestra que la probabilidad de producirse una falla es mínima. Por el contrario, en casos como el de la protección de líneas aéreas que soportan estadísticamente alrededor del 90 % de las fallas que ocurren en un sistema, el establecimiento de sistemas de respaldo resulta imprescindible.
  7. 7. Por esta razón, el sistema de protección de la red se estructura en base a: a) Protecciones primarias. Las protecciones primarias son aquellas que tienen la responsabilidad de despejar la falla en primera instancia. Están definidas para desconectar el mínimo número de elementos necesarios para aislar la falla. Con el fin de optimizar sus prestaciones, el SEP se divide en zonas de protección primaria definidas en torno a cada elemento importante, tal y como se indica en la figura. Cada zona se traslapa con sus adyacentes con el fin de evitar que se produzcan zonas muertas no cubiertas por protecciones primarias. El traslape entre dos zonas se establece alrededor del interruptor común a ambas que sirve de separación entre los dos elementos contiguos cor respondientes. Cuando se produce una falla en el interior de una zona las protecciones primarias correspondientes deben disparar los interruptores pertenecientes a la misma, pero solamente éstos y ninguno más debe ser disparado para despejar la falla. Únicamente en el caso, poco probable pero posible, de que la falla se produzca en la zona traslapada, la actuación de las protecciones primarias pueden llevar a desconectar un área más amplia que la estrictamente necesaria para aislar la falla. b) Protecciones Secundarias. Las protecciones de respaldo son aquellas que tienen la responsabilidad de despejar la falla en segunda instancia, es decir, solamente deben operar en el caso de que hayan fallado las protecciones primarias correspondientes. Por esta razón es muy importante independizar entre si las causas de fallo de la protección principal y de respaldo, de forma tal que nada que pueda producir el fallo de la protección principal sea capaz también de provocar el fallo de la protección de respaldo. Usualmente esto se consigue empleando distintos elementos y circuitos de alimentación, control, etc., en uno y otro tipo de protección. Las protecciones de respaldo deben operar con retardo en tiempo respecto a las principales con el fin de dejarles tiempo suficiente para que puedan actuar. Una vez que se haya producido esta actuación, las protecciones de respaldo deben ser reinicializadas con el fin de impedir innecesarias aperturas de interruptores.
  8. 8. Se denomina protección de respaldo local a aquella que se ubica en la misma subestación que la protección primaria correspondiente. La duplicidad de elementos, como por ejemplo los transformadores de medida para protección que las alimentan, se hace imprescindible en algunos casos si se quiere conseguir independizar las causas de fallo en uno y otro tipo de protección. Cuando la protección de respaldo esta instalada en una subestación contigua a la que contiene la protección principal recibe el nombre de protección de respaldo remoto. Las protecciones de respaldo remoto presentan la ventaja de separar, como consecuencia de su propia filosofía de instalación, las causas de fallo respecto a las protecciones primarias correspondientes. Sin embargo, presentan el inconveniente de que su actuación conduce siempre a la desconexión de un área de la red mayor que la estrictamente necesaria para aislar la falla. Finalmente, es necesario señalar que una misma protección puede desempeñar funciones de protección primaria para un determinado elemento y, al mismo tiempo, funciones de protección de respaldo para otro elemento. Asimismo, cuando las protecciones primarias se encuentran fuera de servicio debido a tareas de reparación o mantenimiento, las protecciones de respaldo correspondientes se convierten en protección primaria frente a las fallas que puedan producirse.

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