Protecciones de Sobrecorriente 50/51
Uno de los efectos más comunes que se dan durante una anormalidad en un sistema eléctrico de potencia y en especial en los cortocirc uitos es el aumento de la corriente sobre los valores nominales de operación. Este aumento se utiliza para la ocurrencia de fallas, y se controla mediante protecciones denominadas relé de sobrecorriente 50/51. Es uno de los sistemas más simples y se usa ampliamente en distintos sistemas, aquí lo veremos en los transformadores. El funcionamiento de un relé de sobrecorriente se basa en dos variables básicas:
El nivel de corriente mínima de operación o corriente de pickup, que es el valor que produce el cambio de estado del relé La característica de tiempo de operación, es decir la forma en que el relé responde en cuanto al tiempo.
Para su clasificación existen los siguientes tipos de relés:
Instantáneos: Estos tipos generalmente se utilizan en conjunto con otras protecciones, con el fin de combinar sus características. Los tiempos de operación son del orden de los 10 a 60 milisegundos Temporizados: Estos se dividen en tiempo definido, tiempo inverso, tiempo muy inverso tiempo extremadamente inverso. Tiempo definido: Este es cuando se utiliza los relés temporizados para producir un retardo necesario. El relé solo opera solo si la sobre corriente se mantiene durante el tiempo necesario. Tiempo inverso: La principal característica de este t ipo de relés es que mientras mayor sea la corriente aplicada menor es su tiempo de operación. El valor de corriente es inversamente proporcional al tiempo de acción del rele. Esto da or igen a una variedad de relés con diversas características de tiempo de operación, de aquí al realizar distintas configuraciones obtenemos curva muy inversa y extremadamente inversa.
Estas curvas características se dibujan considerando el tiempo en función de veces de la corriente mínima de operación o corriente de pick up, en vez de la corriente en amperes. Esto se debe a que la operación depende de los amperes vueltas de l relé y esto puede ser cambiado por el tap eso cambiaría el valor de la corriente mínima de operación.
Ajuste del TAP: Es el valor de ajuste de corriente que se selecciona después de realizar tus estudios para que los contactos operen. Este define la corriente de arranque del relé y como se observan en las gráficas se expresa mediante múltiplos de esta misma. De forma resumida es el nivel de corriente mínimo a la cual la protecc ión empieza a operar. Ajuste de Dial: Con este ajuste seleccionamos el tiempo de operación de los contactos del relé después de que ya este haya detectado la corriente que se configuro con el TAP, con este simplemente podemos jugar y variar con las distintas curvas del relé.
Relé de sobrecorriente instantánea 50:
Esta es la protección más básica y la m ás empleada, estos no tienen tiempo de r etardo. El relé abre el breaker cuando la corriente de línea sobrepasa el valor de la corriente que configuramos en el TAP de forma instantánea.
Como podemos observar el esquema para este relé es una compuerta AND en la cual entra la corriente que brinda el “CT” y la corriente de arranque seleccionada previamente, entonces aquí es donde se ve que cuando la corriente que viene del CT es superior o igual a la del TAP entonces se dispara el relé.
Relé de sobrecorriente tipo 51 El disparo del breaker se realiza basado e n la magnitud de la corriente de falla y su duración en el tiempo. A mayor corriente de falla, menor será el tiempo necesario para que el relé mire la señal del tap para abrir el breaker.
Se basa en dos tipos de curvas: definido e inverso. Contiene magnitudes de corriente diferentes que circulan por el relé en un tiempo determinado. Al detectar un aumento de corriente sobre los niveles normales de operación se activa. Para esto ajustamos nuestra corriente aproximadamente por encima del 115% de la máxima sobrecarga aceptable. Características Principales: 1. Tolera la falla durante un determinado tiempo 2. El tiempo depende del tipo de curva 3. La curva puede ser modificada por distintos parámetros( Corriente de arranque, Dial, Tipo de curva) 4. Tipo de curva (ANSI, IEC, IAC): Nos permite ajustar la velocidad de disparo.
Consideraciones a tener para el ajuste de un relé de sobrecorriente Estudio de carga Un estudio previo para la selección de la corriente de arranque Curva de daño del equipo a proteger proporcionado por el fabricante Buen ajuste de TAP o corriente de arranque y del dial para tener una buena coordinación en la curva deseada
Curva de daño de transformadores Este es el tipo de data proporcionada por el fabricante para ser utilizada a manera de guía con el propósito de proteger y asegurar una vida más larga a nuestro transformador. Por lo gener al estas curvas casi siempre son tiempo vs corriente para poder establecer nuestras curvas de 50/51 Tiempo de coordinación
Cuando se trabaja en zonas, se requiere que la operación en tiempo del relé A sea mayor a la operación en el tiempo del relé B, para permitir que la protección B actué primero. La diferencia que hay entre el tiempo B y A se llama el tiempo de coordinación. Un dato para tomar en cuenta es que entre más cerca estoy de la fuente más alta debe ser mi curva de igual modo entre más cerca estoy de la carga más abajo debe estar mi curva
Puesto que en una red radial la cor riente de cortocircuito disminuye conforme la falla se aleja de la fuente, la curva de tiempo inverso e s conveniente para ofrecer operación rápida ante fallas en la zona propia del relé
Pasos para la coordinación de relés de sobrecorriente Paso 1: Ajustar la corriente de arranque de todos los relés, basándonos en formulas y redondeando los valores de acuerdo a las opciones del relé. Conociendo que a menor corriente de arranque, más rápida será la operación del relé y viceversa y que la corriente de arranque debe ser mayor a la de carga. Paso 2: Luego seleccionar DIAL para el relé más lejano a la fuente por ejemplo 0.1s Paso 3: Seleccionar el DIAL para el siguiente como por ejemplo 0.3s
Relé de sobrecorriente 50/51 N
Es una protección de sobre corriente t emporizada o instantánea del neutro. Opera con el valor de corriente neutro, ósea que operan con el valor de la falla cuando se va al neutro. Por lo regular la corriente de arranque se ajusta entre el 10% y 30% de la corriente nominal del transformador para evitar su operación ante condiciones de anormalidades en el sistema. Se ajusta con una corriente de arranque menor a la de la fase debido a que en condiciones normales la corriente que pasa por el neutro es muy pequeña. Este elemento solo responde a fallas de tierra, no a fallas de fase.
Relé de sobreprotección 50/51 G Este relé va conectado a la secuencia cero del CT, prácticamente ejerce la misma función que el N variando su conexión en los sistemas trifásicos.
