D.II: Sistemas de Protección de Transformadores

D.II: Sistemas de Protección de
Transformadores
Curso: Introducción a los Sistemas de Protección
de Sistemas Eléctricos de Potencia
IIE - Facultad de Ingenierı́a - UDELAR
1.
1.1.
Sobrecorriente direccional de fase y tierra
Consideraciones generales
Cuando utilizamos protecciones de sobrecorriente en transformadores de potencia, puede ocurrir que la protección necesite un elemento direccional para
poder identificar la dirección de la falta.
Las protecciones de sobrecorriente direccionales pueden ser ajustadas más
sensibles que los sobrecorriente no direccionales. Además, la coordinación se
simplifica porque la dirección restringe la operación de la protección solo a
una dirección.
Las funciones de sobrecorriente, instantáneas y temporizadas, utilizadas en
las protecciones de sobrecorriente direccionales son las mismas empleadas
en las protecciones de sobrecorriente no direccionales.
Las protecciones direccionales solo operan para faltas en una sola dirección.
Para lograr esto, hay que suministrarle a la protección una señal de referencia. Esta señal de referencia puede ser una corriente o una tensión o pueden
ser ambas.
La direccionalidad habilita a la protección operar solo para faltas dentro de
la zona protegida, lo cual le permite ser ajustada más sensible.
1
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
2
Figura 1: Protección de sobrecorriente
1.2.
Polarización:
Para obtener la dirección de una falta, se compara el ángulo del fasor de una
corriente de operación, que varı́a con la dirección de la falta, y el ángulo del
fasor de otra señal del sistema que no depende de la ubicación de la falta.
Esta señal se la conoce como señal o magnitud de polarización.
Para las funciones de fase: las magnitudes de polarización son las tensiones de fase o una combinación de ellas en donde está ubicada la
protección.
Para las funciones de tierra: las magnitudes de polarización pueden ser
magnitudes de secuencia negativa o magnitudes de secuencia cero. Generalmente se aplican las magnitudes de secuencia negativa cuando el
acoplamiento de secuencia cero no permite distinguir la dirección.
Caracterı́stica de operación de un elemento direccional:
El máximo torque se produce cuando el ángulo de la corriente de operación y
la tensión de polarización es igual al ángulo caracterı́stico, ángulo de máxima
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3
sensibilidad o máximo torque.
Figura 2: Caracterı́stica de la protección direccional
1.3.
Sobrecorriente direccional de fase:
Polarización para funciones de fase
Durante condiciones de carga normal un transformador, los fasores de tensiones y corrientes están casi en fase (carga con alto consumo de potencia
activa).
Figura 3: Caracterı́stica de la protección direccional
Para poder distinguir la dirección durante una falta se debe tener en cuenta
que:
- La tensión del sistema colapsa en el lugar de la falta. Por lo tanto para
obtener la suficiente sensibilidad de la protección bajo condiciones de
falta, la tensión de polarización no debe incluir las tensiones en falta.
- El factor de potencia de una falta es bajo, la corriente esta atrasada casi
90◦ de la tensión. De todas las conexiones posibles para obtener una
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4
correcta discriminación de la dirección durante una falta, la conexión
a 90◦ es la más usada.
Figura 4: Caracterı́stica de la protección direccional
Aplicación:
Se debe aplicar una protección direccional temporizada de fase si la máxima corriente de falta hacia atrás es mayor que el valor de la corriente de
sobrecarga normal del transformador, o el valor de la corriente de ajuste
deseado.
Ajustes: Se aplican los mismos criterios que se aplican a las protecciones
de sobrecorriente no direccionales.
ángulo caracterı́stico: desfasaje que se aplica, conociendo la referencia
de ángulos, a la tensión de polarización o la corriente de operación,
para obtener la máxima sensibilidad. Depende de cada protección y
es el resultado de los estudios de cortocircuitos en el transformador a
proteger.
Señales de operación y polarización para el elemento direccional de fase.
Figura 5: Señales de operación y polarización
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1.4.
5
Sobrecorriente direccional de tierra:
Polarización para funciones de tierra
Polarización por tsecuencia cero Para las faltas a tierra, la corriente de
operación es la corriente de neutro (In = 3I0 ). La tensión de neutro
(3V0 ) se puede usar como tensión de polarización, ya que siempre tiene
la misma dirección independiente de la ubicación de la falta. Generalmente, se filtran los armónicos, por ej. 3◦ .
Durante la operación normal del sistema de potencia, la tensión de
neutro es 0.
Figura 6: Conexión de la señal de polarización:
Tensión de neutro: 3V0 = VA + VB + VC
Se aplican las mismas reglas que se aplican para la protección de sobrecorriente direccional de fase.
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6
Ajustes: Se aplican los mismos criterios que se aplican a las protecciones
de sobrecorriente no direccionales.
ángulo caracterı́stico: desfasaje que se aplica a la tensión de polarización
para obtener la máxima sensibilidad. Depende de cada protección y
es el resultado de los estudios de cortocircuitos en el transformador a
proteger.
2.
2.1.
Protección diferencial
Introducción:
La protección diferencial es 100 % selectiva y opera solo para faltas dentro
de su zona protegida. El lı́mite de la zona protegida está definida por la ubicación de los transformadores de corriente. Además, no precisa coordinar
con otras protecciones, debido a esto, la operación es instantánea.
Por lo cual, la protección diferencial es adecuada para protección principal.
La protección diferencial se basa en la comparación de corrientes. Para mantener la estabilidad frente a faltas externas, para lo cual se precisa dimensionar en forma adecuada y ajustarse la relación de los transformadores de
corriente. Debido a los costos, la protección diferencial debe tolerar la saturación de los transformadores de corriente.
2.2.
Principio de operación:
La protección diferencial de corriente compara los valores medidos de corriente en magnitud y ángulo. Esto es posible por comparación de valores
instantáneos como por comparación de fasores.
En cada caso la medida se basa en la ley de Kirchoff, la suma vectorial de
las corrientes entrando o saliendo de un nodo debe ser cero en todo instante.
La convención es: la corriente entrando a la zona protegida es positiva, y la
corriente saliendo de la zona protegida es negativa.
Es la forma más simple y común de aplicación de la función diferencial. El
principio de medida se muestra en la Figura 7:
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7
Figura 7: Principio de medida:
Los transformadores de corrientes usados para la protección diferencial están
conectados en serie en el lado secundario, de manera que la corriente circula
por ellos durante una falta externa, y no circula corriente por el relé diferencial.
En el caso de una falta interna, la corriente circula por el relé diferencial.
Este principio de operación se utiliza en: lı́neas y cables de trasmisión, generadores, motores y transformadores. Cuando se utiliza esta función para
proteger un transformador de potencia, se necesita corregir los ángulos y
módulos de los vectores a comparar.
Figura 8: Aplicación de la protección diferencial
2.2.1.
Protección diferencial por porcentaje (biased stabilized)
- En la práctica, una corriente diferencial siempre existe como resultado
de los errores introducidos por los transformadores de corriente.
- Este error es proporcional a la corriente que circula por el transfor-
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8
mador de corriente. En caso que la corriente que circule por el mismo
sea una corriente de falta, el transformador de corriente puede saturar,
por lo cual la corriente diferencial aumenta.
- Los reguladores bajo carga de los transformadores de potencia, también pueden causar una corriente diferencial porque la relación da
transformación cambió.
En la Figura 9 se muestra la corriente diferencial (I∆ ), en relación a la corriente a través del equipo protegido (Ithrough ), durante la operación normal
(carga) o faltas externas.
Figura 9: Corriente diferencial
Para que opere correctamente, la corriente de operación debe aumentar
cuando la corriente que circula por el equipo protegido aumenta. Esto proporciona sensibilidad para corriente de faltas pequeñas, y estabilidad para
corrientes de carga grandes o cuando se saturan los transformadores de corriente.
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9
Figura 10: Esquema de una protección diferencial
La estabilidad se proporciona con la siguiente corriente de restricción: Ires =
|I1 | + |I2 |, que corresponde a la suma de las corrientes. La corriente de operación es: IOp = |I1 +I2 |, que corresponde a la diferencia entre las corrientes.
En la Figura 11 se muestra la caracterı́stica de operación:
Figura 11: Caracterı́sticas de operación
Criterio de operación: IOp > kIres ⇒ |I1 + I2 | > k(|I1 | + |I2 |).
En la protección diferencial se pueden distinguir dos zonas:
Zona A: Equipo protegido sin falta Idealmente, no hay corriente diferencial. En caso de corriente de carga o en el evento de una falta externa, solo hay corriente de restricción. Los errores en los transformadores
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10
de corriente, como el regulador bajo carga generan una corriente diferencial que es proporcional a la corriente que circula por el equipo
protegido. El area A se define como la zona del equipo protegido sin
falta.
Zona B: Equipo protegido con falta Idealmente una falta en el equipo
protegido se representa por la lı́nea a 45◦ . Debido a los errores en
los transformadores de corriente y la corriente de carga, la relación
IOp /Ires es menor que 1, por lo cual las falta internas aparecen por
debajo de la lı́nea a 45◦ .
Figura 12: Diagrama de la protección diferencial
2.2.2.
Protección diferencial de alta impedancia:
Para explicar este principio, se asume un equipo a proteger que tiene 2
corrientes.
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11
Figura 13: Protección diferencial de alta impedancia
Principio de operación: Los secundarios de los transformadores de corriente se conectan como en el caso de la protección diferencial por corriente.
La protección diferencial se conecta en paralelo, y se compone de una resistencia alta en serie con un relé de sobrecorriente muy sensible.
Idealmente, la tensión en la ubicación del relé es muy pequeña, para las
corrientes de carga y para las faltas externas, si la resistencia secundaria del
transformador de corriente RCT y la resistencia del cableado RL son iguales
en ambos lados.
Todos los transformadores de corriente deben tener la misma relación.
Estabilidad durante faltas externas: En el caso de saturación de un
transformador de corriente, el punto donde la tensión es cero se mueve. Asumiendo el peor caso, donde un transformador de corriente está completamente saturado, mientras que el otro transforma la corriente sin saturación.
El transformador saturado puede simplemente sustituirse por la resistencia
secundaria interna (RCT ). Además, la resistencia en serie con el relé es mayor que la resistencia de los cables (RL ) y la resistencia secundaria interna
del transformador de corriente (RCT ).
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12
Figura 14: Falta externa
La tensión aplicada en la serie del relé y la resistencia es: UR = iF ·(RL +RCT )
⇒ se ajusta el relé de manera que la tensión de operación Uop > UR .
Para calcular el ajuste se debe utilizar la corriente de falta externa iF mayor.
Sensibilidad para faltas internas: La mı́nima corriente de falta interna
debe ser capaz de suministrar la corriente de magnetización del transformador de corriente y la corriente por el relé, para que pueda operar.
⇒ iF min ≥ (2 × imag + iop )
Tensión de saturación del transformador de corriente: Los transformadores de corriente pueden saturar durante faltas internas, debido a la
resistencia alta. Por lo cual, los transformadores de corrientes deben cumplir
con ciertos requerimientos para que el relé pueda operar.
Basado en la teorı́a, la tensión de saturación de los transformadores de corriente debe ser por lo menos 2 veces la tensión de operación ajustada, para
poder operar con seguridad.
⇒ UKN ≥ 2 × Uop
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13
Respuesta a corrientes altas para faltas internas: Durante una falta
interna, todos los transformadores de corriente alimentan la resistencia y relé
en serie. Como resultado se genera una sobretensión en todos los transformadores de corriente, hasta que se saturan. Esta sobretensión puede poner
en riesgo la aislación de los circuitos secundarios. Por lo cual, generalmente
se requiere utilizar varistores.
La máxima tensión que se aplica a los circuitos secundarios durante una
falta interna es:
√
Upeak = 2 (2 · UKN · (UF − UKN ))
UF : máxima tensión en la serie resistencia y relé, si no ocurre saturación del
transformador de corriente.
2.3.
Protección diferencial de transformador
La protección diferencial aplicada a los transformadores de potencia suministran un disparo rápido y selectivo para faltas internas al transformador
o para faltas entre el transformador de potencia y los transformadores de
corriente.
La protección diferencial se aplica para transformadores de potencia superior a 1MVA y para unidades superiores a 5MVA es un standard.
Figura 15: Protección diferencial de transformador
Además, esta protección consta de varias funciones complementarias:
- estabilidad frente a las corrientes de energización
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14
- estabilidad frente a las corrientes de sobreexcitación
- adaptación de la relación de transformación y el ángulo
2.3.1.
Circuito equivalente de un transformador:
Los devanados primario y secundario están unidos a través de un núcleo
magnético por medio del flujo principal, φ, como muestra la Figura 16. Para
obtener el flujo, se requiere una corriente de magnetización (corriente de
energización) Im . En el circuito eléctrico equivalente, los requerimientos de
magnetización corresponden con la reactancia Xm .
Figura 16: Circuito equivalente de un transformador
U
corresponden con la pendiente de la curva de magnetización. DuIm
rante la operación normal, el punto de operación está por debajo del punto
de saturación de la curva. A tensión nominal, la corriente de magnetización
corresponde aprox. 0,2 % In .
Xm =
2.3.2.
Energización:
Cuando se energiza un transformador, resulta en una sobre-excitación debido
al flujo remanente, causando una corriente alta de energización. Dependiendo del instante de la energización en la tensión sinusoidal, se puede obtener
un desplazamiento del flujo. Para valores altos de flujo durante la saturación,
se traduce en valores altos de corrientes de energización, ver Figura
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
15
Figura 17: Corriente de energización
La corriente de magnetización de un transformador entra por el primario y
no sale por el secundario ni el terciario, por lo que representa para el relé
diferencial una condición semejante a una falta interna En régimen normal
de operación esta corriente tiene valores del 2 al 5 % de la corriente nominal
del transformador. En la Figura 18.
Figura 18: Corriente de energización: Transformador
estrella-triángulo
Este problema origina la aparición de armónicos, particularmente de orden
2, ya que la corriente magnetizante los contiene en alta proporción. Por lo
tanto, mediante un filtro adecuado puede obtenerse una señal de restricción
proporcional.
Consideramos la energización de un transformador sin carga, como se mues-
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16
tra en la siguiente figura. Sea la tensión de la fuente: e(t) = Emax ·cos(ωt−ϕ)
Si despreciamos las resistencias en el circuito, el flujo en el núcleo del transformador está dado por: φ(t) = φmax · sen(ωt − ϕ) + φmax · senϕ
Figura 19: Energización
En la Figura 20 se muestra la forma de onda de la corriente de magnetización, asumiendo que la curva de saturación del núcleo del transformador de
corriente se puede aproximar por dos rectas.
Figura 20: Corriente de energización
En la Figura 21 se muestra la forma de onda tı́pica de la corriente de magnetización en cada fase y por el neutro. La corriente de magnetización tiene
un contenido alto de armónicos.
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
17
Figura 21: Corriente de energización
Energización luego de despejar una falta cercana: Cuando una falta
externa, cerca a la ubicación del transformador, es despejada; para el transformador son las mismas condiciones como si fuera una energización. Como
la tensión es aplicada de nuevo al transformador, dependiendo del instante
de despeje de la falta, se pueden encontrar componentes de DC como se
encuentran en las corrientes de energización.
Energización simpatética: Cuando dos transformadores son conectados
en paralelo, se observa que cuando se energiza el segundo opera la protección
diferencial del que está en servicio. La razón de esta operación es la corriente
de energización simpatética, que es resultado de la corriente de energización
del transformador que se está energizando.
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18
Figura 22: Energización simpatética
Bloqueo frente a las energizaciones Por lo tanto, el relé diferencial
debe ser capaz de discriminar entre corriente de falta interna y corriente de
magnetización. Una de las técnicas más usada es la utilización de los armónicos de la corriente diferencial como base para la retención o inhibición del
relé.
Este bloqueo se basa en la medida de la componente de 2do armónico con
relación a la componente fundamental. Se bloquea el disparo si la relación
entre: II100Hz
supera cierto valor de ajuste.
50Hz
Componente de armónicos en la corriente de energización:
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19
Figura 23: Componente de segundo armónico
2.3.3.
Sobreexcitación:
Cuando un transformador opera con sobretensiones, la corriente de magnetización se incrementa. La forma de onda de esta corriente se distorsiona a
medida que el punto de trabajo es más cercano al codo de la curva de saturación del núcleo del transformador. A medida que se distorsiona, aumenta
el contenido de armónicos en la corriente.
El aumento de la corriente de magnetización aparece como una corriente
diferencial en la protección, provocando la operación de la protección.
Figura 24: Sobreexcitación: Corriente de energización
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
20
Bloqueo por sobreexcitación Por lo tanto, el relé diferencial debe ser
capaz de discriminar entre corriente de falta interna y corriente de magnetización debido a una sobreexcitación. Una de las técnicas más usada es la
utilización de los armónicos de la corriente diferencial como base para la
retención o inhibición del relé.
Este bloqueo se basa en la medida de la componente de 5to armónico con
relación a la componente fundamental. Se bloquea el disparo si la relación
entre: II250Hz
supera cierto valor de ajuste.
50Hz
2.4.
Transformador trifásico de dos devanados:
La conexión de los relés diferenciales de porcentaje para transformadores de
dos devanados debe ser tal que garantice su operación para todas las faltas
internas a la zona protegida, y su bloqueo para cualquier otra condición de
operación, incluyendo faltas externas. Para ello es necesario que la corriente
que llega a una de las bobinas de restricción sea igual a la que sale, para
cada fase del relé.
Esto sugiere dos pasos para la conexión correcta del relé diferencial:
- compensar el desfasaje entre las corrientes primarias y secundarias
(generalmente usando conexión en triángulo): para asegurarse que las
corrientes que llegan al relé están en fase.
- ajuste de la relación: seleccionar taps en los relés para minimizar la
diferencia de las corrientes que circula para la bobina de operación.
En los relés electromecánicos, se realizaba mediante la conexión de transformadores de corriente auxiliares.
En los relés numéricos, se realiza mediante ajustes en el relé.
Desfasaje: Para compensar el desfasaje de corrientes en transformadores
Yd, se debe conectar un grupo de transformadores de corriente en triángulo
y otro en estrella. Cualquiera de los dos grupos se puede conectar en triángulo, pero es recomendable conectar en triángulo el grupo de transformadores
de corriente del devanado en estrella.
La conveniencia de conectar en triángulo el grupo de los transformadores
de corriente del lado en estrella del transformador de potencia y en estrella
el lado del triángulo se debe a que esta conexión evita la operación incorrecta de la protección para faltas externas a tierra en el lado estrella del
transformador. Para estas faltas circula corriente de secuencia cero por el
lado en estrella del transformador, pero los transformadores de corriente conectados en triángulo impiden que esa corriente llegue al relé. Por el lado
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
21
del triángulo no circula corriente de secuencia cero. Si se utiliza la conexión
contraria, los transformadores conectados en estrella permiten el paso de la
corriente de secuencia cero al relé, y no llega corriente de secuencia cero del
lado conectado en triángulo. Esto puede provocar la operación incorrecta
del relé para faltas externas a tierra.
Ejemplo de conexión :
Figura 25: Transformador de 2 devanados
Conexión de un relé para un transformador de 2 devanados: Se
considera un transformador de 30MVA, 11.5/69 kV, Yd1.
Determinar la relación de transformación y la conexión del los transformadores de corriente requeridos para ajustar el relé diferencial. Deben utilizarse
transformadores de corriente con relaciones normalizadas. Se utiliza un relé
diferencial de porcentaje, y los taps de corriente disponibles son: 5.0 /(5.0 5.5 - 6.0 - 6.6 - 7.3 - 8.0 - 9.0 - 10.0)A.
La Figura 26 muestra el esquema trifásico de conexiones. Se muestran que
las corrientes de restricción del lado estrella y del triángulo están en fase.
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22
Figura 26: Transformador de 2 devanados
Las corrientes nominales de carga de cada devanado son:
Icarga (69kV ) =
30M V A
√
3·69kV
Icarga (11,5kV ) =
= 251A
√30M V A
3·11,5kV
= 1506A
La relación de transformación son: del lado de 11.5kV: 1500/5A; y del lado
de 69kV: 250/5A.
Finalmente, se eligen los taps correspondiente en el relé. Con las dos relaciones elegidas, las corrientes en los devanados del relé, para las condiciones
nominales, son:
5
Irele (69kV ) = 251 250
= 5,02A
5
Irele (11,5kV ) = 1506 1500
= 5,02A ×
√
3 = 8,69
⇒ se selecciona el tap 5/5 A del lado de 69kV y 5/9 A del lado de
11kV.
Determinación de la pendiente: El ajuste de la pendiente de los relés
diferenciales se lleva a cabo con el objetivo de asegurar que no habrá una
operación incorrecta debido a las diferencias en las corrientes de las bobinas
de restricción causado por las relaciones de los transformadores de corriente
y la operación de los cambios del tap bajo condiciones de carga.
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
23
Se ajusta la pendiente y la corriente de umbral en función de la magnitud
de la corriente de magnetización en condiciones normales, los errores introducidos por los transformadores de corriente y del rango de regulación bajo
carga.
Ejemplo: Relé numéricos: En los relés numéricos no es necesario la utilización de transformadores auxiliares para compensar la relación y desfasaje.
La Figura 27 es un ejemplo de como se implementa en los relés numéricos:
Figura 27: Relés numéricos: Protección diferencial
3.
Protección para faltas a tierra:
Las faltas a tierra pueden ser detectadas por protecciones de sobrecorriente
de tierra o por protecciones diferenciales. La aplicación de cada uno de ellos
depende de las conexiones del transformador, disponibilidad de transformadores de corriente, fuente de secuencia cero, caracterı́sticas del sistema de
potencia.
3.1.
Transformador conectado en triángulo:
En los devanados de los transformadores conectados en triángulo generalmente no se instala una protección para faltas a tierra, debido a que en ese
sistema no hay fuente de secuencia cero. Si hay posibilidades de tener una
fuente externa de secuencia cero, entonces la forma de proteger al transformador frente faltas a tierra en su devanado es mediante la protección de la
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
24
Figura 1.
Para evitar operaciones incorrectas de esta protección se utilizan funciones
17 —Complete
ground-fault
protection
of apequeña
delta-wye
transformer
con valoresFigure
de corriente
de arranque
muy sensibles
con una
tempousing
a
residual
overcurrent
and
differentially
connected
ground
relay
rización.
Figure 18 —Complete ground-fault protection of a delta-wye transformer
using
residual overcurrent
anda directional
relay
Figura
28: aProtecciones
para faltas
tierra
Another
approach is to use either
a biased, en
restricted
earth-fault system or a high-impedance restricted
3.2.
Transformador
conectado
estrella:
earth-fault relay. One form of restricted earth-fault relay uses the following combinations of currents for
operating
and restraining
relay, aastierra
expressed
(14) and
(15):
Para
detectar
con éxitothefaltas
en in
losEquation
devanados
delEquation
transformador
conectados en estrella, la protección debe discriminar entre faltas internas y
I OP = k1a la[I zona
+ I C ] + k 2 I N Las protecciones que generalmente se utilizan
A + I B protegida.
externas
son protecciones diferenciales, como se muestra en la Figura ??. La protección que se muestra en la Figura ?? es una 32
protección diferencial de alta
Copyrightprotecciones
© 2008 IEEE. All diferenciales
rights reserved. por porcenimpedancia, pero también se utilizan
taje, como muestra la Figura 1.
Authorized licensed use limited to: ANII. Downloaded on August 04,2011 at 15:53:28 UTC from IEEE Xplore. Restrictions apply.
(14)
Figure 19 —Operating characteristic of a restricted earth-fault relay
D.I: Sistemasrestricted
de Protección
de protection
Transformadores
25
High-impedance
earth-fault
can be used for protecting transformer windings
just like it
is used for bus-bar protection. The arrangement is shown in Figure 20.
Figure 20 —Restricted earth-fault protection using a high-impedance relay
Figura 29: Protecciones para faltas a tierra utilizando
33
diferencial
de alta impedancia
Copyright © 2008 IEEE. All rights reserved.
Authorized licensed use limited to: ANII. Downloaded on August 04,2011 at 15:53:28 UTC from IEEE Xplore. Restrictions apply.
3.2.1.
Protección diferencial de alta impedancia:
Las protecciones diferenciales de alta impedancia discrimina entre faltas
internas y externas por la detección de tensión en el circuito diferencial.
Solo puede operar para faltas dentro de la zona de protección. La Figura 30
muestra la conexión de este tipo de relé para devanado en estrella. El relé
es sensible y confiable y se obtiene una alta velocidad de operación.
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
26
Figura 30: Protección diferencial de alta impedancial
La corriente, que proviene de los transformadores de corriente de fase, está
balanceada con la corriente que proviene del transformador de corriente
conectado en el neutro.
falta interna: las corrientes de los transformadores de corriente tienen direcciones opuestas, y se produce una tensión elevada en los extremos
del relé de alta impedancia. La tensión de saturación de los transformadores de corriente debe ser al menos el doble de la tensión de
operación del relé.
falta externa: la corriente circula entre los transformadores de corriente.
El relé es luego estable para todas las faltas externas, aún cuando uno
de los transformadores de corriente saturará.
Todos los transformadores deben tener la misma relación de transformación y los criterios para ajustarla son:
- La tensión de operación en la protección 87G debe se mayor que la
tensión que aparece en la protección para una falta externa.
- La tensión de operación en la protección 87G debe ser menor que la
tensión de saturación de los transformadores de corriente, tanto los de
fase como los instalados en el neutro.
D.I: Sistemas de Protección de Transformadores
3.2.2.
27
Transformador conectado a tierra mediante una impedancia
3.2.3.
Protección sobrecorriente de neutro:
Las protecciones diferenciales pueden no ser lo suficientemente sensible como
para detectar faltas a tierra en el transformador, si este está conectado a tierra a través de una impedancia. En estos casos pueden ser necesario instalar
una protección de sobrecorriente de tierra en la impedancia de neutro del
transformador. Estas protecciones deben coordinarse con las protecciones de
los salidas radiales.
La principal ventaja que tienen las protecciones de tierra frente a las protecciones de fase son la sensibilidad. En los sistemas de potencia en los cuales la
corriente de falta a tierra está limitada, su uso se vuelve imprescindible. Los
valores de la corriente de arranque de estas protecciones se pueden ajustar
en un 10 % o menos de la corriente de máxima carga.
4.
Bibliografı́a
- Network Protection and Automation Guide, Alstom
- Protective Relaying Theory and Applications, Walter A. Elmore, Marcel Dekker Inc. 2nd ed. 2004
- Protective Relaying: Principles and Applications, J. Lewis Blackburn,
Marcel Dekker Inc. 2nd ed. 1997
- Power System Relaying, S. Horowitz, A. Phadke 3rd ed. 2008
- Curso Medidas y Protección en Sistemas Eléctricos de Potencia (IIEFING-UdelaR). Jorge L. Alonso, 1988
- High-Impedance Differential Relaying, GER3184
- Transformer Overfluxing Protection, J. Gantner, F.H. Birch, Report
by Working Group 01 of Study Committe 34, Cigre