LA E VOLU VOLUCIÓ CIÓN N EN EL TIEMPO TI EMPO DE LOS R ELÉ S DE S O B RE CORRIENTE 1. RESUMEN Desde el Desde el principio de la existencia de las Subestaciones Eléctricas ha sido necesario disponer de sistemas de protección para las personas, equipos e instalaciones. Dichos sistemas de protección se encargan de mitigar cualquier posible condición anormal de trabajo que pueda repercutir en daños para el sistema (generadores, Transformadores, interruptores, líneas de potencia y barras) Al principio, el trabajo de control y operación de las instalaciones era realizado por personal humano presente en las subestaciones (operadores de instalación). Al ir evolucionando las redes eléctricas con el paso de los años, también creció su tamaño y complejidad, requiriendo mayor supervisión y gestión de las instalaciones. La información suministrada en caso de actuación por las protecciones electromecánicas es muy limitada, siendo generalmente un “testigo” de color rojo presente a nivel de protección, así como la actuación de contactos eléctricos de alarma quienes avisan de la incidencia
2. IN TR OD UC C I ÓN Los sistemas de protecciones eléctricas constituyen el equipo más importante que se incluye en una subestación, por lo tanto se debe conocer los Componentes de un sistema de protecciones.
Relés de protección.
Transformadores de medida.
Disyuntores de poder
Circuitos de control
3. MÉ TOD TO D OS 3.1. Evolución de los relés en el tiempo a. Antes
Un relé por equipo
Un relé por función
Más lentos
Sin comunicación
Mucho espacio
Requiere mantenimiento
Ajuste físico
b. Ahora
Se colocan sensores o transductores y ay un relé principal que actúa sobre todo los interruptores
Los relés protegen, miden, actúan, se auto ajustan, informan y se comunican
Menor tiempo
Menor espacio
3.2. Relés de protección. El avance tecnológico y el desarrollo del software asociado han permitido que los relés de protección de los sistemas eléctricos se transformen en un dispositivo inteligente que adquiere señales de campo y realiza varias funciones de control, protección y medida. 3.3. Características operativas del relé. Los relés de un sistema de protección en su conjunto como cada una de las protecciones que lo componen, deben satisfacer las siguientes características operativas:
Fiabilidad.
Selectividad.
Sensibilidad.
Rapidez.
Economía y Simplicidad.
3.4. Tiempos de operación del relé. El tiempo con que puede actuar una protección depende directamente de la tecnología empleada en su construcción y de la de la velocidad de respuesta del sistema de mando y control de los disyuntores automáticos asociados a la misma.
Instantáneas.
Tiempo
3.5. Definido o con Retraso en Tiempo.
Relés estáticos. Un relé estático, llamado también relé de estado sólido (SSR, Solid State Relays), es un dispositivo de conmutación electrónico que realiza la conexión y desconexión, con ausencia de contactos móviles en su interior. 3.6. Tipos de relés Con la evolución de la electrónica, también, lo asieron dichos sistemas de protección aplicando la tecnología al momento. Dicha evolución se puede resumir en:
Relés electromecánicos
Relés de estado solido
Relés digitales
3.6.1. Relés electromecánicos Los primeros dispositivos automáticos que se emplearon para aislar faltas eléctricas en los sistemas de potencia fueron los fusibles. Los fusibles se siguen usando, pero tienen la desventaja de tener que ser reemplazados después de que ha ocurrido una falla para resolver el inconveniente delos fusibles, se diseñó el interruptor de potencia automático el cual tenía una bovina de disparo que operaba por sobre carga o baja tensión. El principio de funcionamiento de los relés electromecánicos está basado
en
los
fenómenos
de
atracción
e
inducción
electromagnética. Algunos de estos relés electromecánicos consisten en un disco de inducción, un núcleo electromecánico, un muelle en formo de espiral, una bobina secundaria o de sombra y de una unidad de sello indicadora, y la figura 1 se puede ver un relé electromecánico. Los relés electromecánicos de sobre corriente con disco de inducción funcionan bajo el mismo principio de operación del motor de inducción. Un relé de sobre corriente con disco de inducción opera girando un disco de inducción cuando circula por la bovina del relé una corriente que supera un valor máximo de corriente o punto de arranque.
Al girar el disco de inducción, este cierra un contacto que inicia el disparo de un interruptor de potencia o acciona una alarma. Sin embargo, dichos aparatos no dejaban de ser simples elementos discretos interconectados entre sí por cables de cobre.
3.6.2. Relés de estado solido Básicamente se trata de la sustitución de componentes mecánicos, como son los muelles y contactos, por transistores y componentes sólidos, pero con base de funcionamiento de componentes analógicos. Las ventajas que presentan los relés de estado sólido frente a los relés electromecánicos son:
Mayor sensibilidad
Reducción de tamaño
Operación silenciosa
Menor mantenimiento.
Los relés de protección de estado solido han quedado fuera de uso progresivamente desde el surgimiento de los relés digitales. Los relés de estado sólido no tienen la misma flexibilidad que los relés digitales, y su exactitud y rango dinámico están limitados por sus componentes electrónicos.
3.6.3. Relés digital Los relés digitales fueron planteados por primera bes en el año 1969 como una aplicación de una computadora digital pata realizar funciones de protección de todos los equipos de una subestación. La evolución de los relés digitales se debe al rápido avance de la tecnología delos microprocesadores a la aparición de novedosos algoritmos de protección. El objetivo de los relés digitales es igualar o superar el desempeño de, los relés de estado sólido y de los relés electromecánicos. Un relé digital convierte señales analógicas de tención e intensidad en cantidades vinarias por, medio de un convertidor analógico y un digital. Luego, estas cantidades son procesadas numéricamente por los algoritmos o programas de cómputo del relé. Los algoritmos se encargan de la sección de fallas del control de las señales de disparo. En la fig. 3 se muestra un relé digital comercial.
Adicionalmente a todo lo anterior, debe destacarse que, al contar con micro procesador, las protecciones digitales poseen capacidad para
auto diagnosticarse. La función de autodiagnóstico se
encarga de monitorear continuamente el estado del tele (hardware y software) y cuando ay una falla interna en un relé digital, este queda fuera del servicio automáticamente, bloqueando sus funciones de protección y enviando una señal de alerta. Además, los relés digitales pueden almacenar y enviar datos de algunos siclos de pre falla y fallas para su posterior análisis. Estas características de los digitales traen como consecuencia la reducción de los trabajos de mantenimiento y una gran confiabilidad en operación. Cuando se requiere modificar os esquemas de protección, un cambio en la programación de la lógica de protección del relé, ahorra muchas conexiones que serían necesarias con los relés electromecánicos y los relés de estado sólido, es decir. Simplifican el cableado necesario para un sistema de protección. Los relés digitales poseen capacidad multifuncional, es decir , la capacidad de alojar en el
mismo relé diferentes funciones de
protección (protección de sobre corrientes, protección por
sentención, protección de distancia, y otras) dependiendo de las características del hardware y software del relé. Poseen un módulo digital de comunicaciones, bien por red Et hernet en cobre o fibra óptica y capacidad de configuración a internet protocolo (IP), lo que les permita actuar y comunicarse entre sí y entre centros de control remotos.
4. RESULTADOS Facilita el cumplimiento de los criterios de selectividad. El tiempo de operación es más preciso ya que es independiente, lo cual permite una graduación más precisa de los tiempos entre los i nterruptores sucesivos.
5. DI S C US IO NE S
Al aumentar el número de relés conectados en serie, aumenta hacia la fuente el tiempo de operación. En consecuencia, las fallas más severas, se aíslan en mayores tiempos. • Por lo tanto se debe tener especial cuidado en que los tiempos de operación de la protección no sean demasiados prolongados.
6. CONCLUSIONES ojo
7. BIBLIOGRAFÍA
http://www.osinergminorienta.gob.pe/documents/54705/339923/capit ulo+4.pdf
http://eprints.uanl.mx/6098/1/1080087883.PDF
http://bibing.us.es/proyectos/abreproy/70641/fichero/2.+Introducci%C 3%B3n.pdf
http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/9931/1/SISTEMA%20DE %20PROTECCIONES%20EL%3FCTRICAS%20A%20NIVEL%20DE %20500%20Kv%20APLICACI%3FN%20SUBESTACI%3FN%20PIF O.pdf
