PROTECCION DE LINEAS DE TRANSMISIÓN Por su longitud las líneas de transmisión están más expuestas a los cortocircuitos que cualquier otro elemento del sistema. Dependiendo de los requisitos que se deben llenar, las líneas están protegidas por fusibles, equipos de protección de sobrecorriente, sobrecorriente, distancia y piloto. PROT!!"O# !O# $%&"'(&. ste tipo de protección primaria )está en el circuito de potencia*, que se usa en alimentadores de distribución+ el fusible se selecciona para que en caso de falla separe la ona afectada del resto del sistema. (os tipos de fusibles más comunes son los de tipo - y los de tipo T, siendo los de tipo - rápidos dos y los de tipo T lentos. !uras características de funcionamiento se muestran en la siguiente /gura.
l fusible 0 se selecciona de manera que su característica mínima de fusión est1 por encima de la cura de carga fría )arranque del sistema de distribución despu1s que los motores de los electrodom1sticos, etc. 2an perdido su diersidad y que su característica de interrupción est1 deba3o de la cura del elemento a proteger )cable*. l fusible ' se selecciona de tal forma que la cura de fusión de ' est1 por encima de la cura de interrupción de 0. Para mantener selectiidad se debe asegurar que la característica de fusi fusión ón del del fusi fusibl ble e 4pr 4protegi otegido do55 )'* )'* es est1 t1 siem siempr pre e por por enci encima ma de la interrupción del fusible 4protector5 )0* esto se asegura considerando6
t in.terrupción _ pro tector ( A) t fusió fu sión n _ protegi pro tegido do( B )
≤
0,75
(os fusibles tienen un ba3o costo de adquisición, una operación rápida para para alta altass co corr rrie ient ntes es,, un ma mant nten enim imie ient nto o ba3o ba3o y la limi limita taci ción ón de corriente solo la 2ace para corrientes de corto circuito. Por otra parte,
los fusibles no son reutiliables, su operación es monopolar )si no tienen disparador* y su operación ante transitorios puede ser errónea. PROT!!"O# !O# R(7& D &O'R!ORR"#T &e usa para líneas más importantes si se logra 3usti/car el costo extra impuesto por los transformadores de corriente, rel1s e interruptores. Tiene la cualidad de poderse utiliar despu1s de operar y de facilitar la coordinación. $i3ación6 (a fuera e3ercida por el disco del rel1 depende del 8u3o, y este es directamente proporcional a )#"*, esto es, si se aumenta el n9mero de ueltas, la corriente necesaria para apenas 2acer operar el rel1 disminuye y iceersa. Para que se produca el mismo par se necesitan los mismos amperios uelta )#"*+ esa condición es la que permite ariar la corriente mínima de operación, es decir al ariar el T0P se aría el n9mero de espiras, y por tanto la corriente mínima de operación. l tiempo de operación, a su e depende de la posición de arranque del disco. &i el disco arranca de una posición más ale3ada, se demora más en llegar a la posición de cierre de contactos para la misma corriente. sta circunstancia se aproec2a para cambiar el tiempo de operación del rel1 )Dial*. $i3ar el rel1 es /3ar su T0P y su dial. T0P l T0P se debe seleccionar de manera que cumpla con las siguientes condiciones6
&er mayor que la corriente de carga para que no opere en condiciones normales de traba3o del sistema. &er menor que la corriente mínima de corto circuito para lograr la operación ba3o cualquier condición de corto circuito. I minCC > I min operación> I max de carga I minoperación > K × I maxde carga K varía entre 1.25 y 2
(a /3ación del T0P debe tener en cuenta el punto a partir del cual arrancan las características de operación de los rel1s )normalmente :,; eces el T0P*, para que la corriente mínima de cortocircuito sea mayor que ese alor. !omo
I minCC
se acostumbra tomar, para los rel1s de fase6
&i no tiene protección especí/ca de falla a tierra.
I min − cc
=
I f 1φ 2
&i tiene protección de falla a tierra adicional.
I min −cc
=
I f 2φ 2
&e acostumbra a diidir por )<* para tener en cuenta algunos alores de impedancia de falla, ya que los estudios de corto circuito consideran fallas sólidas )sin impedancia de falla*. Despu1s de /3ar el rel1 más ale3ado de la fuente, se debe /3ar el de la estación siguiente6
K ⋅ I max
≤
tap 2 ≤
I min −cc
2
n el caso mostrado en la siguiente /gura, la barra 0 es límite entre las dos onas de protección y por ello es el punto base para la coordinación entre los rel1s : y <.
Dial (a /3ación del rel1 más cercano a la carga depende directamente de ella, especialmente en cuanto a las corrientes de conexión )arranque, carga fría*, pero se debe tratar de selecciona el más ba3o posible. Despu1s de /3ar el rel1 más cercano a la carga ):* se debe continuar 2acia el generador )<*. (a característica tiempo=corriente del rel1 : ya se encuentra disponible, por ello, el tiempo de operación T"0 para el corto circuito a se puede leer fácilmente. !omo el rel1 < es el respaldo del :, 1ste debe operar si la falla )correspondiente al rel1 0* permanece el tiempo t:0 más un tiempo de espera )de coordinación t* con el cual se busca asegurar que el rel1 < solo opere si el : no act9a.
t 2 B
= t 1 B + ∆t
l tiempo de coordinación t , se obtiene considerando6
Tiempo del rel1 auxiliar : ciclo============================: ciclo Tiempo del interruptor de potencia ; ciclos==========; ciclos "nercia del disco > ciclos====================================> ciclos ?argen de seguridad > ciclos=============================> ciclos
:@ ciclos A B,C s Por lo tanto t debe ser del orden de B,C s. Para rel1s electromecánicos )B,C B,; s*+ calculando t<' se /3a el dial. !on esto queda /3ada la unidad de tiempo nueo );:*. %so de la %nidad "nstantánea );B* %sando solo unidades de tiempo inerso );:*, la operación de los rel1s a medida que se acercan a los generadores )cortocircuitos más críticos* se 2ace más demorada. Para 2acer más rápida la protección resulta muy económico usar unidades instantáneas );B*. (a determinaci>n de la corriente de operación de la unidad instantánea del rel1 <, por e3emplo, debe tener en cuenta que esta solo debe actuar para fallas en la línea 0', esto es, debe ser mayor que la corriente máxima )asim1trica* de falla del terminal )C*, pero menor que la corriente máxima de falla del terminal )0*, esto es6
I max −coci2
> UI 2 >
K más −coci1
l alor de - debe ser de < )ó :.EC<*, a no ser que se 2aga con análisis más detallado del sistema. 18 ciclos = 0,3Seg.
!uando se está coordinando se deben c2equear los tres factores siguientes6 %nidad "nstantánea )%."*. 1.5 TAP 3. I coci en A.
Ejemplo 1: %n rel1 tipo "0!, se /3ó en T
I sec
=
500 (100 / 5)
Múltiplo
=
=
25 2
25 A
= 12,5
De la /gura, para el dial < se obtiene un tiempo mínimo de operación de B,I@ s.
3emplo <6 &eleccionar el rel1, /3ar el rel1 para las siguientes condiciones6 "n A CBB 0. l tiempo para el cual opera el rel1 con coci trifásico debe ser de B,; seg. ?ínimo.
I f −1φ A
I coci −3φ sec
IPRIMARIA = RTC A 300 = 60 =
2000
=
60
=
5000 60
33,33 A
I min_ cocisec
= 83,33 A
I min_ coci
tap ≤
=
sec
33,33 2 =
= 16,67 A
2000 2
= 1000 A
I min − coci
tap ≤
1,5
16,67 1,5
tap ≤ 11,11 A tap ≥ 1,5 ⋅ I max −c arg a
= 1,5 ⋅ (
300
) = 7,5 A 60 Por lo cual se puede seleccionar el T0P de @ 0 que es el inmediatamente superior )y menor que la IMIN. corto circuitoF:,;*.
PROT!!"J# D ("#0& !O# R(7& D D"&T0#!"0 (a protección de distancia debe considerarse cuando la protección de sobrecorriente es muy lenta o no es selectia y se puede 3usti/car el costo superior de 1sta. (a protección de distancia es casi inmune a los cambios de capacidad de generación del sistema, así como de su con/guración. $i3ación y !oordinación Para calibrar un rel1 de distancia basta con /3ar el tiempo al cual debe actuar y el alor de impedancia a partir del cual se necesita la operación )er $ig. c*. Para la protección de líneas, generalmente se usan tres
eT0Pas o onas6
Zonas de Protecc!n
Primera Kona6 Protección principal 0barca del @;L al MBL de la línea, cualquier falla dentro de esta ona 2ará que el rel1 act9e instantáneamente. #o se /3a para un :BBL para preenir la operaci>n en caso de falla en la línea siguiente. &egunda Kona6 Protección principal y respaldo Termina de proteger la primera línea y abarca 2asta un ;BL de la siguiente línea )mínimo <;L*. Para eitar que la ona < act9e simultáneamente con la ona : del segundo rel1, se coloca un temporiador para demorar la operación.
Tercera Kona6 Protección y respaldo 0barca como mínimo 2asta el :BL de la siguiente (ínea. sta ona tambi1n debe temporiarse para preenir la operación simultánea con la protección de la siguiente línea )normalmente B,> s*. 3emplo6 Tomando el siguiente grá/co6
(ínea 0 A :B+ (ínea ' A
Rel1
Kona : < A
Rel1
B5 B.C5 B.>5
B5 B.C5
n este 9ltimo caso se /3an dos onas. &"T%0!"O#& % 0$!T0# (O& R(7& D D"&T0#!"0 $%#T& "#TR?D"0& %na fuente de corriente intermedia localiada entre un rel1 de distancia y una falla puede afectar el funcionamiento de estas )líneas de tres terminales*.
l rel1 en 405 e6 Z reléA
=
V A I A
=
Z AP + Z PF ( I A I A
+ I B
)
Z reléA
= Z AF + Z PF
I B I A
0l ocurrir un cortocircuito, el rel1 e más impedancia que aquella ista sin la conexión intermedia. (a protección de la ona :, se debe /3ar sin considerar la alimentación intermedia. Por tanto se debe calibrar6
La prmera "ona: @;L de la parte más corta de la línea sin considerar alimentación intermedia.
La se#$nda "ona: <;L a ;BL de la siguiente línea con alimentación intermedia mayor de las obtenidas. La tercera "ona: :BL a
=
29000 L 1, 4
I
R%&O& A!"
=
1.050 L I
(A(ongitud de arco en m. (a longitud inicial del arco es la distancia entre las espiras. "A !orriente de falla en )0*. &0("D0 D &"#!RO#"&?O D (0& ?0%"#0&
Da#rama $n%car para an&lss de saldas de sncronsmo
PROT!!"J# D (#0& !O# R(7& D S"(O P"(OTO (a protección por piloto es una adaptación de los principios de la protección diferencial para la protección de secciones de líneas de transmisión. (a protección piloto sólo proporciona protección primaria+ la protección de respaldo debe proporcionarse por protección suplementaria. l t1rmino piloto signi/ca que entre los extremos de una línea de transmisión 2ay un canal de interconexión de alguna clase en el que puede transmitirse la información. Tres tipos diferentes de un canal seme3ante están ya en uso y se les conoce por 2ilo piloto por corriente portadora y piloto por onda centim1trica. (os dos esquemas que se describen a continuación usan un sólo rel1 en cada terminal para realiar tanto la protección de fase como la de tierra pero no incluye protección de respaldo para fallas externas, y tampoco protección para la propia línea cuando el 2ilo piloto está fuera de sericio.
Il$strac!n del e'ecto de resstenca ( de la corrente capact)a de los alam*res plotos+
!orriente circulante Crc$to
de Aplcac!n Crc$to de Control
olta3es opuestos
&u conexión se 2ace de tal manera que se aplique a las bobinas de operación de los rel1s, la diferencia de las tensiones secundarias de los transformadores de corriente, como se muestra en la /gura.
