Funciones de Protección en Subestaciones de Transmisión

Existen muchas Funciones de Protección que se aplican en Subestaciones de Transmisión. Sin embargo, las más comunes e importantes a tomar en cuenta son las siguientes:

  1. Protección de Sobrecorriente (ANSI 50/51).
  2. Protección Direccional de Sobrecorriente (ANSI 67).
  3. Protección Diferencial (ANSI 87).
  4. Protección de Distancia (ANSI 21).
  5. Protecciones Mecánicas de los Transformadores de Potencia.

Es importante recordar que el objetivo fundamental de un sistema de protección es aislar rápidamente un área problemática del sistema de potencia. De modo de minimizar el impacto en el resto del sistema y dejarlo intacto en lo que sea posible.

La lógica de aplicación de las Funciones de Protección en Subestaciones de Transmisión consiste en dividir el sistema de potencia en varias zonas. Y, asignarle a cada una un grupo de relés que tendrán diferentes funciones de protección dependiendo del equipo a proteger:

  • Transformador.
  • Línea de Transmisión.
  • Barra.
  • Entre otros.

A continuación, describiremos las funciones de protección más comunes en los relés numéricos.

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1. Protección de Sobrecorriente

Consiste en configurar un valor umbral de sobrecorriente en el relé para que actúe instantáneamente o por configuración de sobrecorriente de tiempo inverso. La temporización que se programe en el relé debe ser menor al tiempo de daño del equipo a proteger. Y, al mismo tiempo, debe corresponder al orden de selectividad que se diseñó en el sistema de protección. La protección de sobrecorriente instantánea se define con el número ANSI 50; mientras que la de sobrecorriente temporizada se define con el número ANSI 51. Esta es la función más simple, y es la base de las demás funciones de protección.

→ Artículo Recomendado: Protección de Sobrecorriente (50/51) • LeiryChinchilla.com

2. Protección Direccional de Sobrecorriente

La protección direccional de sobrecorriente generalmente se usa en líneas de transmisión. Consiste en comparar la dirección de la corriente de falla en ambos extremos de la línea (se define con el número ANSI 67). Si la medida indica que la falla se dirige hacia la línea protegida, significa que es una falla interna y que el relé debe disparar.

En cambio, si una de las medidas indica una corriente circulando hacia afuera de la zona protegida significa la existencia de una falla externa. En este caso, el relé no debe ordenar el disparo.

Los relés direccionales que detectan fallas entre fases se polarizan con tensiones de fase en el punto del relé. Mientras que los relés direccionales que detectan fallas a tierra se pueden polarizar con la tensión de secuencia cero o con alguna corriente de referencia. Como por ejemplo, la corriente de la conexión del neutro a tierra de un transformador de potencia local en el punto del relé.

3. Protección Diferencial

Los sistemas de protección diferencial (definidos por el número ANSI 87) son las funciones de protección más utilizadas en las subestaciones de transmisión.

La Protección Diferencial opera en base al principio de comparación de corriente. Es decir, parten de que la corriente que entra a un objeto protegido sano es la misma que sale de él. De este modo, la corriente medida por el elemento “M” debe ser cero. Cualquier medida de corriente diferente de cero es un indicador de falla en algún lugar de la zona de protección.

4. Protección de Distancia

La protección de distancia (definida por el número ANSI 21), sirve para proteger líneas de transmisión. Se encarga de medir constantemente la impedancia de carga de la línea. Esta impedancia se expresa como UL/IL = ZL. Es decir, la relación entre la tensión y la corriente vistas por el relé en su sitio de instalación. Si hay una falla, la medida de la impedancia será menor que la impedancia de carga y la protección operará. La ventaja de medir la impedancia es que esta depende de la longitud de la línea. De modo que, el relé es sensible a la distancia en que ocurren las fallas, y puede decidir cuándo disparar y cuando no.

Funciones de Protección en Subestaciones de Transmisión
Funciones de Protección en Subestaciones de Transmisión

5. Protección de Transformadores de Potencia

La protección principal de los transformadores es la protección diferencial. Pero se debe complementar con relés de sobrecorriente, tanto de fase como residuales, del tipo tiempo inverso (ANSI 51 y 51N). Ya que el relé 51 se considera más una protección de respaldo contra fallas externas del transformador.

Adicionalmente, se tienen protecciones propias del transformador:

  • Protección térmica (número ANSI 49) para sobre cargas.
  • Relé Buchholz (número ANSI 63B, opera atrapando el gas que resulta de alguna anomalía).
  • Relé de presión (ANSI 63P, válvula de alivio de presión) para fallas internas.
  • Relé del nivel de aceite (número ANSI 71) para detectar pérdidas de aceite.
  • Entre otras.

Como los transformadores tienen numerosos elementos de protección, se debe diseñar que todas las órdenes de disparo de los diferentes relés de protección vayan a los interruptores a través de un relé de disparo y bloqueo (número ANSI 86). Este relé dispara los interruptores asociados y los bloquea para evitar que se cierren nuevamente hasta que no haya una reposición intencional. Puesto que, las fallas en los transformadores no suelen ser transitorias. Sino que, requieren de la intervención de personal capacitado para solventar el problema que causó la falla.

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Fuentes

Line Protection :: GE Grid Solutions

Transformer Protection :: GE Grid Solutions

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