investigación de protecciones

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. 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. 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. 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. 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. “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. 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. 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.