RELÉS DE PROTECCION DEFINICION:
Los relés de protección para SEP están constituidos por una o más unidades detectoras de falla o “Unidades de Medida”. Estos relés son unos dispositivos intermediarios entre una magnitud física controlada y un disparador , que deciden una acción, generalmente la apertura de un interruptor automático.
FUNCION PRINCIPAL:
Recibir la información “magnitud eléctrica” eléctrica ” del equipo primario, comparar la magnitud eléctrica medida con otra llamada de referencia, que le ha sido proporcionada con anterioridad a través de sus elementos de “ajuste”. y discriminar si existe o no una condición anormal. Si detectara una condición anormal, emitirá la orden correspondiente a través del resto de los elementos que componen el relé: Unidades auxiliares, contactos, resistencias, condensadores, alambrados, etc., a objeto de desconectar el sector o equipo comprometido, despejando la falla.
PRINCIPALES CARACTERISTICAS FUNCIONALES:
SENSIBILIDAD.- Determina o detecta las condiciones limites que separan las situaciones de falla de las situaciones normales de operación. El relevado debe ser sensible a:
Las sobretensiones y sobrecargas momentáneas. La mínima corriente de falla.
SELECTIVIDAD.- Determina si la falla se ha producido dentro o fuera de su área de vigilancia y en consecuencia dar órdenes de disparar solamente a los interruptores que controlan el componente del sistema eléctrico que tenga la falla.
Solamente el componente del sistema eléctrico que tenga la falla sea desconectado.
RAPIDEZ.- La rapidez con que puede actuar un relé depende de la tecnología empleada en su construcción. La protección del SEP depende de la velocidad de respuesta del relé e interruptores interruptores del sistema sistema de mando y control. control.
El tiempo de duración de la falla debe ser lo más reducido posible, de tal forma de reducir los efectos de la falla y mantener la estabilidad del sistema. La mayoría de los relevadores operan en más o menos un ciclo de la frecuencia del sistema (0.017seg a 60Hz) por lo que pueden enviar la señal señal de de disparo disparo a los los interruptores correspondientes. correspondientes.
FIABILIDAD.- El relé responde con seguridad y efectividad ante cualquier situación que
se produzca. Opera correctamente cuando sea requerido.
TIPOS DE RELÉS SEGÚN SU FUNCIÓN:
RELÉS DE PROTECCIÓN.- Detectan las anormalidades y dan inicio o permiten la desconexión de un equipo o un grupo de equipos de poder. Ejemplo: Relés de sobrecorriente; relés direccionales; relés diferenciales; relés de distancia, etc.
RELÉS AUXILIARES.- Operan en respuesta a la energización de un circuito y asisten a otros relés o dispositivos en alguna función. Normalmente trabajan en dos condiciones: energizado o desenergizado (ON-OFF). Su operación generalmente es del tipo instantánea, aunque también existen relés temporizados. Ejemplo: Relés de sello y tarjeta, relés multiplicadores de contactos, etc.
RELÉS DE REGULACIÓN.- Operan cuando la magnitud que supervisan, se sale de márgenes aceptables predeterminados, dando instrucciones a través de otros dispositivos para que se restaure la magnitud en particular a sus límites usuales. Ejemplo: Reguladores automáticos de voltaje de unidades generadoras, sincronización automática de máquinas sincrónicas, etc.
RELÉS DE VERIFICACIÓN.- Su función es verificar una condición en particular, en relación a un cierto límite prescrito e iniciar acciones diferentes a la desconexión de equipos. Ejemplo: relés de bloqueo de sincronismo, relés de límite de carrera, etc.
SEGÚN EL TIEMPO DE OPERACIÓN
DE ALTA VELOCIDAD.- En que el tiempo de operación es inferior a 1/20 seg. (2,5 ciclos considerando la frecuencia usual de 50 Hertz como base)
LENTOS O DE BAJA VELOCIDAD.- Operan en tiempos mayores de 1/20 seg. En la práctica se denominan relés instantáneos a los que operan en menos de 10 ciclos y de alta velocidad a los que operan en menos de dos ciclos. Al resto se les considera temporizados y entre ellos se distinguen los de tiempo definido y los que responden a una curva de tiempo versus la magnitud de medid
COMPONENTES Y UNIDADES DE UN RELÉ En general, un relé puede tener a lo menos el elemento de ajuste y la unidad de medida, agregándose los otros según sea la función que cumple dentro del esquema de protección o el tipo de relé.
ELEMENTOS DE AJUSTE.- Tienen como función la de poder dar diferentes niveles de operación y obtener características especiales de funcionamiento. Estos elementos son generalmente resistencias, reactancias, condensadores, bobinas con derivaciones o taps, etc. ELEMENTOS AUXILIARES.- Son elementos auxiliares internos del relé que se usan para adecuar las señales externas de modo de adaptarlas a la unidad de medida del relé. Por ejemplo, transformadores de corriente auxiliares, shunt para transformar una señal de corriente en voltaje.
UNIDAD DE MEDIDA.- Es la unidad más importante. Esta es la unidad que recibe en último término, la información acerca del equipo protegido, en la forma de corrientes y voltajes reducidos y determinando por comparación la existencia de una condición anormal. Los elementos que la componen son los siguientes:
ELEMENTOS DE EXCITACIÓN: Por lo general son bobinas y sirven de intermediarios entre la información y el elemento comparador.
ELEMENTO COMPARADOR: Es el encargado de transformar las magnitudes informativas (corrientes y/o voltajes) en flujos, fuerzas electromotrices, fuerzas magnetomotrices, torques, etc., compararlas y entregar una respuesta, ya sea en forma de movimiento (relés móviles) o de señales (relés estáticos).
ELEMENTO ANTAGÓNICO: Es aquel cuya función permanente es la de oponerse a la acción o respuesta del elemento comparador, tratando de mantener en reposo a los elementos móviles o de dar retardo de tiempo a la operación de éstos. Otros objetivos son el evitar operaciones falsas por efectos extraños (Armónicas, transientes, golpes, interferencias, etc.), dando estabilidad a la operación y, por otra parte, permitiendo la vuelta del sistema móvil al estado de re poso, una vez cumplida su función.
ELEMENTO DE RESPUESTA: Es el que recoge la señal de salida del comparador y actúa de acuerdo con ella, provocando acciones en el circuito de control externo a través del cual opera el relé. En los relés móviles generalmente es un contacto, mientras que en los de estado sólido puede ser un tiristor, transistor, o bien un relé auxiliar instantáneo.
ELEMENTOS DE SEÑALIZACIÓN Y SELLO.- Se agrupa aquí a los elementos internos del relé que permiten señalizar su operación (generalmente en forma visual: caída de una tarjeta, encendido de una señal luminosa, etc.) y los que permiten aumentar la cantidad de potencia que puede manejar el relé.(Contactos auxiliares).
CLASIFICACIÓN DE LOS RELÉS SEGÚN EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL ELEMENTO COMPARADOR
RELÉS ELECTROMAGNÉTICOS Funcionan bajo el principio de atracción magnética que ejerce sobre un núcleo móvil de material ferromagnético, el campo producido por la bobina de un electroimán.
RELÉS DE INDUCCION.- El funcionamiento de este tipo de relés consiste en hacer actuar dos flujos magnéticos variables en el tiempo, desfasados y con distinto punto de aplicación, sobre un elemento móvil que puede girar alrededor de un eje. Debido a esto, sólo son aplicables en Corriente Alterna.
RELÉS ELECTRODINAMOMÉTRICOS Son similares en su principio de funcionamiento a los instrumentos electrodinamométricos, por lo cual cuentan con un electroimán fijo con un entrehierro donde se dispone una bobina móvil. El torque producido en el elemento móvil es proporcional al producto de los flujos de las partes fija y móvil. Estas unidades pueden aplicarse tanto en corriente continua como en corriente alterna, sin embargo, se utilizan muy poco en la práctica debido a su complejidad y elevado costo.
RELÉS MECÁNICOS Sus elementos de medida son puramente mecánicos, teniendo por ello, una gran variedad de formas constructivas. De entre ellos, se pueden citar los siguientes:
− Relés de sobrevelocidad Son de tipo centrífugo y en general se han desarrollado según el principio del regulador de Watt, usado en máquinas de vapor.
− Relés Buchholz y de presión súbita Se usan en transformadores de poder y funcionan en base al hecho de que al producirse fallas internas, se generan pequeños arcos eléctricos, incluso en fallas incipientes, los que originan gases provenientes de la descomposición del aceite. Si, por otra parte, la cantidad de gases es grande, se producen verdaderas corrientes de aceite en el interior y en consecuencia, sobre presiones. Estos relés operan debido a la presencia de algunas o todas estas manifestaciones de falla interna.
RELÉS ESTÁTICOS Aproximadamente a partir de 1960 y con el progreso de la tecnología electrónica, los relés electromecánicos empiezan a ser reemplazados por relés de estado sólido, diseñados utilizando transistores u otros tipos de elementos electrónicos, con características de operación similares a ellos (Figura 2.67). La aparición de los circuitos integrados en los años 1970 permitió diseñar relés estáticos con mejores características. Con el desarrollo de los microprocesadores, comienzan a aparecer los primeros relés multifunción (1980). Consecuente con la tecnología de los microprocesadores de los años 1990 y la mejora de los algoritmos matemáticos, se desarrollan los llamados relés numéricos que son hoy en día muy populares.
IDENTIFICACIÓN DE LOS RELÉS DE PROTECCIÓN Una forma de identificar los relés, de acuerdo a la función que realizan es usando los números definidos en la norma ANSI/IEEE C57-2-1979, junto a los cuales una letra indica el equipo que se protege o bien complementa la información dada por él. Otra manera corresponde a los símbolos dados por la norma IEC. En la Tabla 2.14 se muestran algunos de los relés más utilizados.
