miércoles, 4 de marzo de 2009
martes, 3 de marzo de 2009
TRELEMEDIDA Y TELEMANDO
PROTECCION DE LINEAS CON RELES PILOTO
Este método es el mejor para la protección de líneas. Es usado siempre que se requiera la protección a una alta velocidad para todos los tipos de cortocircuitos y para cualquier lugar donde se de la falla. Para líneas de dos terminales y multiterminales, todos los interruptores automáticos son ubicados práctica y simultáneamente, permitiendo así un recierre automático de alta velocidad. El recierre de alta velocidad permite al sistema de transmisión ser cargado cerca a su límite de estabilidad, proporcionando así el máximo rendimiento sobre la inversión.
La continua tendencia de incrementar las capacidades de los interruptores automáticos aumenta la magnitud aceptable de corriente de cortocircuito. Es muy posible que el daño más que la estabilidad pueda dictar el recierre de alta velocidad en algunos casos.
La protección piloto es usada sobre algunas líneas multiterminales donde la alta velocidad de recierre no sea esencial, pero donde la configuración del circuito hace imposible a la protección de distancia proporcionar la velocidad moderada que se puede requerir.
Algunas líneas son demasiado cortas para cualquier tipo de relé de distancia. Para tales líneas, no es simplemente conseguir un relé de distancia con un ajuste óhmico mínimo más bajo; los errores óhmicos serían tan altos comparado con los ohmios medidos que tal protección sería poco práctica.
Las cargas críticas pueden requerir altas velocidades más allá de las capacidades del relé de distancia.
Por estos motivos, se usa la protección piloto para la mayor parte de líneas de transmisión de alta tensión y para muchos circuitos de subtransmisión y transmisión. Por lo tanto, se hace necesario escoger entre el piloto de cable, el piloto portador de corriente, y el piloto de microondas. Si se elige entre cualquiera de los dos últimos, uno tiene que escoger entre la comparación de fase y la comparación direccional, o una combinación de lo dos. Además de cualquiera de estos, alguna forma de disparo remoto (remote tripping) puede ser requerida. Las consideraciones de aplicación de estos equipos serán discutidas ahora.
1) PROTECCION DE CABLE PILOTO
El capítulo 5 cuenta por que la protección de cable piloto (wire-pilot relaying) d-c en gran parte ha cedido el paso a los de tipo a-c. En este capítulo, consideraremos solo el uso de los tipos a-c.
La protección de cable piloto (wire pilot-relaying) es usada en circuitos de baja tensión, y sobre líneas de transmisión de alta tensión cuando un portador de corriente piloto (carrier-current pilot) no es económicamente justificable. Para la protección de cierto cable eléctrico de potencia, el cable piloto puede ser usado porque la atenuación del circuito de cables es demasiado alta para el portador de corriente (carrier current). Para líneas cortas, la protección a-c de cable piloto (wire-pilot relaying) es la forma más económica de protección a alta velocidad (high-speed relaying).
Generalmente se usa cables pilotos cuando la longitud de estos esta entre aproximadamente 5 y 10 millas, pero hay unos cuantos en servicio que alcanzan hasta 27 millas. Como se menciona en el Capítulo 5, las limitaciones técnicas sobre la longitud de un circuito piloto son su resistencia y su capacitancia shunt. Los compensadores inductivos (reactores) son usados para reducir esta capacitancia cuando es muy alta. Un circuito piloto que es alquilado de la empresa telefónica puede ser mucho más largo que la línea de transmisión, porque tales circuitos telefónicos raramente operan entre los terminales de línea. Por lo tanto, en casos dudosos, habría que averiguar la resistencia real y la capacitancia antes de la decisión de usar el cable piloto. Otras exigencias impuestas al circuito de cable piloto son descritas en el Capítulo 5.
En general, la protección de cable piloto (wire-pilot relaying) no es considerada tan confiable como la protección de portador de corriente piloto (carrier-current-pilot relaying), sobre todo porque muchos circuitos de cables pilotos usados son poco confiables. El circuito piloto representa una gran exposición a la posibilidad de problemas de cuidado, lo cual debería ser tomado en cuenta en la elección de la protección.
1.1) OBTENCIÓN DE SENSIBILIDAD ADECUADA
Aparte de asegurarse que el equipo asociado es conveniente para la aplicación, El paso principal en el procedimiento de aplicación es determinar si los ajustes disponibles del equipo cuentan con una sensibilidad necesaria y una velocidad asegurada.
Los manuales de los fabricantes describen como hacer esto cuando uno conoce las magnitudes de la máxima y mínima corriente de falla por fase y las fallas a tierra al final de cualquier de línea.
Es aconsejable no ajustar el equipo para que este tenga una sensibilidad mucho más grande de lo requerida, así, las CTs pueden ser cargadas excesivamente. Con excesiva carga, la sensibilidad total puede ser más pobre.
Si las corrientes de falla de fase son suficientemente altas para permitir esto, es aconsejable ajustar el punto de operación (pickup) de falla de fase para ser al menos el 25 % más alta que la corriente de carga máxima. Luego, el equipo no disparará (trip) estos actuadores (breakers) indeseablemente bajo carga debiendo los cables piloto aperturar el circuito o el corto circuito. Disparos (tripping) indeseados pueden aun ocurrir por una falla externa. A menos que la supervisión del equipo sea usada para anticipar tal disparo (tripping).
La continua tendencia de incrementar las capacidades de los interruptores automáticos aumenta la magnitud aceptable de corriente de cortocircuito. Es muy posible que el daño más que la estabilidad pueda dictar el recierre de alta velocidad en algunos casos.
La protección piloto es usada sobre algunas líneas multiterminales donde la alta velocidad de recierre no sea esencial, pero donde la configuración del circuito hace imposible a la protección de distancia proporcionar la velocidad moderada que se puede requerir.
Algunas líneas son demasiado cortas para cualquier tipo de relé de distancia. Para tales líneas, no es simplemente conseguir un relé de distancia con un ajuste óhmico mínimo más bajo; los errores óhmicos serían tan altos comparado con los ohmios medidos que tal protección sería poco práctica.
Las cargas críticas pueden requerir altas velocidades más allá de las capacidades del relé de distancia.
Por estos motivos, se usa la protección piloto para la mayor parte de líneas de transmisión de alta tensión y para muchos circuitos de subtransmisión y transmisión. Por lo tanto, se hace necesario escoger entre el piloto de cable, el piloto portador de corriente, y el piloto de microondas. Si se elige entre cualquiera de los dos últimos, uno tiene que escoger entre la comparación de fase y la comparación direccional, o una combinación de lo dos. Además de cualquiera de estos, alguna forma de disparo remoto (remote tripping) puede ser requerida. Las consideraciones de aplicación de estos equipos serán discutidas ahora.
1) PROTECCION DE CABLE PILOTO
El capítulo 5 cuenta por que la protección de cable piloto (wire-pilot relaying) d-c en gran parte ha cedido el paso a los de tipo a-c. En este capítulo, consideraremos solo el uso de los tipos a-c.
La protección de cable piloto (wire pilot-relaying) es usada en circuitos de baja tensión, y sobre líneas de transmisión de alta tensión cuando un portador de corriente piloto (carrier-current pilot) no es económicamente justificable. Para la protección de cierto cable eléctrico de potencia, el cable piloto puede ser usado porque la atenuación del circuito de cables es demasiado alta para el portador de corriente (carrier current). Para líneas cortas, la protección a-c de cable piloto (wire-pilot relaying) es la forma más económica de protección a alta velocidad (high-speed relaying).
Generalmente se usa cables pilotos cuando la longitud de estos esta entre aproximadamente 5 y 10 millas, pero hay unos cuantos en servicio que alcanzan hasta 27 millas. Como se menciona en el Capítulo 5, las limitaciones técnicas sobre la longitud de un circuito piloto son su resistencia y su capacitancia shunt. Los compensadores inductivos (reactores) son usados para reducir esta capacitancia cuando es muy alta. Un circuito piloto que es alquilado de la empresa telefónica puede ser mucho más largo que la línea de transmisión, porque tales circuitos telefónicos raramente operan entre los terminales de línea. Por lo tanto, en casos dudosos, habría que averiguar la resistencia real y la capacitancia antes de la decisión de usar el cable piloto. Otras exigencias impuestas al circuito de cable piloto son descritas en el Capítulo 5.
En general, la protección de cable piloto (wire-pilot relaying) no es considerada tan confiable como la protección de portador de corriente piloto (carrier-current-pilot relaying), sobre todo porque muchos circuitos de cables pilotos usados son poco confiables. El circuito piloto representa una gran exposición a la posibilidad de problemas de cuidado, lo cual debería ser tomado en cuenta en la elección de la protección.
1.1) OBTENCIÓN DE SENSIBILIDAD ADECUADA
Aparte de asegurarse que el equipo asociado es conveniente para la aplicación, El paso principal en el procedimiento de aplicación es determinar si los ajustes disponibles del equipo cuentan con una sensibilidad necesaria y una velocidad asegurada.
Los manuales de los fabricantes describen como hacer esto cuando uno conoce las magnitudes de la máxima y mínima corriente de falla por fase y las fallas a tierra al final de cualquier de línea.
Es aconsejable no ajustar el equipo para que este tenga una sensibilidad mucho más grande de lo requerida, así, las CTs pueden ser cargadas excesivamente. Con excesiva carga, la sensibilidad total puede ser más pobre.
Si las corrientes de falla de fase son suficientemente altas para permitir esto, es aconsejable ajustar el punto de operación (pickup) de falla de fase para ser al menos el 25 % más alta que la corriente de carga máxima. Luego, el equipo no disparará (trip) estos actuadores (breakers) indeseablemente bajo carga debiendo los cables piloto aperturar el circuito o el corto circuito. Disparos (tripping) indeseados pueden aun ocurrir por una falla externa. A menos que la supervisión del equipo sea usada para anticipar tal disparo (tripping).
FIGURA 1
1.2) PROTECCION DE LINEAS MULTITERMINALES
Cuando hay fuentes de generación atrás de más de dos terminales, o si ahí hay transformadores de potencia con conexión estrella-delta con neutro conectado a tierra de más de dos terminales, la aplicación requiere un estudio cuidadoso de las corrientes de cortocircuito disponibles bajo varias condiciones de generación para determinar si la sensibilidad necesaria puede ser asegurada. Cuantos más terminales de la fuente haya, la protección será menos sensible.
Cuando hay fuentes de generación atrás de sólo dos terminales como en la figura 1, el problema es más simplificado. Un terminal que no tiene ninguna fuente de generación es tratado como un “Terminal bloqueado”. Relés instantáneos de sobrecorriente energizados desde CT’s sobre el lado alto voltaje de cada unidad terminal bloqueada son conectados al circuito abierto o al cortocircuito, dependiendo de el tipo de protección de cable piloto usado, para impedir el disparo (tripping) en los terminales principales por una falla de baja tensión en el terminal bloqueado. El tiempo de operación de los relés de disparo (tripping relays) en los terminales principales debe ser coordinado con el de los relés de los terminales bloqueados (blocking terminal relays). Los contactos del relé de sobrecorriente operan en el secundario de un transformador aislado, como en la figura 2. Es necesario energizar los relés de bloqueo (blocking relays) desde el lado de alta tensión de las CT’s con el propósito de que sea bloqueada también el disparo (tripping) en los terminales de la fuente para la corriente inrush magnetizante. Los relés no deberían ser bastante sensibles para funcionar sobre la corriente retroalimentada para fallas de voltaje alto por motores sobre el lado de bajo voltaje del terminal bloqueado, o también el disparo (tripping) en los terminales principales será retrasado.
Cuando hay fuentes de generación atrás de más de dos terminales, o si ahí hay transformadores de potencia con conexión estrella-delta con neutro conectado a tierra de más de dos terminales, la aplicación requiere un estudio cuidadoso de las corrientes de cortocircuito disponibles bajo varias condiciones de generación para determinar si la sensibilidad necesaria puede ser asegurada. Cuantos más terminales de la fuente haya, la protección será menos sensible.
Cuando hay fuentes de generación atrás de sólo dos terminales como en la figura 1, el problema es más simplificado. Un terminal que no tiene ninguna fuente de generación es tratado como un “Terminal bloqueado”. Relés instantáneos de sobrecorriente energizados desde CT’s sobre el lado alto voltaje de cada unidad terminal bloqueada son conectados al circuito abierto o al cortocircuito, dependiendo de el tipo de protección de cable piloto usado, para impedir el disparo (tripping) en los terminales principales por una falla de baja tensión en el terminal bloqueado. El tiempo de operación de los relés de disparo (tripping relays) en los terminales principales debe ser coordinado con el de los relés de los terminales bloqueados (blocking terminal relays). Los contactos del relé de sobrecorriente operan en el secundario de un transformador aislado, como en la figura 2. Es necesario energizar los relés de bloqueo (blocking relays) desde el lado de alta tensión de las CT’s con el propósito de que sea bloqueada también el disparo (tripping) en los terminales de la fuente para la corriente inrush magnetizante. Los relés no deberían ser bastante sensibles para funcionar sobre la corriente retroalimentada para fallas de voltaje alto por motores sobre el lado de bajo voltaje del terminal bloqueado, o también el disparo (tripping) en los terminales principales será retrasado.
FIGURA 2
El equipo de bloqueo de terminales no ocasionará el disparo (tripping) del actuador (breaker) local para fallas en las líneas de alto voltaje; tal disparo (tripping) puede ser necesario si el recierre automático es usado en los terminales de la fuente de la línea y si hay motores en el terminal bloqueado que podrían ser dañados por tal recierre. Si el recierre de alta velocidad es usado en los terminales de la fuente, el actuador (breaker) en el terminal bloqueado debe ser disparado (tripped), cuando es necesario, por disparos remotos (remote tripping) de ambos terminales de la fuente. Si el recierre automático es bastante lento, el actuador breaker) podría ser disparado (tripping) por los relés locales de bajo voltaje o baja frecuencia.
Si un banco de transformadores de potencia de terminales bloqueados es bastante grande para justificar una protección diferencial, el disparo remoto (remote tripping) de los terminales de la fuente por fallas del transformador puede ser usado si no hubiera ningún actuador (breaker) de alto voltaje en el terminal bloqueado, lo cual generalmente es cierto. De otra manera, el banco debe ser protegido sólo por fusibles sobre el lado de alto voltaje.
Para que la técnica de terminal bloqueado (blocking terminal) sea permitida, la corriente de carga total de todos los terminales bloqueados sobre la línea debe ser menor que la corriente requerida para operar los relés del cable piloto (wire-pilot relays) en un terminal de la fuente de la línea con el actuador (breaker) en otro terminal de la fuente abierta.
Si los bancos de transformadores de potencia son muy pequeños en los terminales de carga detrás de las que no hay ninguna generación, los relés de cables pilotos (wire-pilot relays) en los terminales de la fuente podrían ser ajustados para no funcionar por fallas de bajo voltaje en los terminales de carga. Esto también probablemente prevendría la operación sobre la corriente inrush de magnetización, particularmente si las fallas de tierra pudieran ser bastante altas. Esto eliminaría la necesidad de cualquier equipo de bloqueo Terminal.
Una línea multiterminal a veces bien puede ser bien protegida contra fallas a tierra con el relé de cable piloto (wire-pilot relay), aun cuando la protección de falla de fase adecuada es imposible. Esto es porque las tomas de línea (line taps) por lo general son hechas por bancos de transformadores en conexión delta-estrella, y ellos abren el circuito para las corrientes de fase de secuencia cero sobre el lado de alto voltaje.
Por lo tanto, si los relés de cables pilotos (wire-pilot relays) son programados para recibir sólo la corriente CT neutra, una línea tan multiterminal puede ser tratada como una línea de dos terminales. Una buena protección contra las fallas de fase sobre tal línea puede ser proveída por relés de distancia porque la impedancia del transformador en cada tap es tan alta que las relés de distancia pueden ser ajustados para proteger del 80 % al 90 % de la línea sin alcanzar completamente algunas los transformadores.
1.3) REQUERIMIENTOS DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Los relés de cables piloto (wire-pilot relays) de AC tienen características variables de porcentaje diferencial que permiten una gran proporción de errores en altas magnitudes de fallas externas de corriente. Usualmente, es sólo necesario estar seguro que las CT’s son capaces de suministrar la corriente requerida para operar los relés en alta velocidad cuando ocurran fallas internas. Esto es un asunto que implica las cargas de los relés para los taps de sensibilidad usados, la resistencia del cable piloto, y las características de las CT’s.
El equipo también puede contener el ajuste para compensar la proporción nominal de CT en un terminal diferente de otro. En casos dudosos, este ajuste podría aumentar una tendencia a funcionar indeseablemente por fallas externas debido a diferencias transitorias entre errores de CT; por lo tanto, en general, se prefiere la misma proporción nominal de CT’s en todos los terminales.
Si una línea termina en un banco de transformadores de potencia sin un actuador (breaker), el equipo de protección debería ser energizado desde el lado de alto voltaje de las CT’s en el banco de transformadores. Si es bajo el voltaje de CT’s usado, ellos tendrían que ser conectados para compensar el desfasamiento causado por el transformador de potencia y, posiblemente, quitar las componentes de la fase de secuencia cero. La objeción para un bajo voltaje de CT’s es que el equipo de protección operará para disparar (trip) indeseablemente sobre la corriente inrush de magnetización cuando el banco de transformadores es energizado o cuando ocurran perturbaciones en el sistema. Evitar tal operación desagradable requeriría un equipo de protección adicional. También, algunos tipos de relés de AC de cables pilotos no responderían a fallas entre un par particular de fases.
1.4) PROTECCION DE RESPALDO
La protección de cables pilotos (wire-pilot-relaying) no provee la protección de respaldo (protección remota). Los relés de sobrecorriente o de distancia son usados por separado para este propósito. Cuando la protección de cable piloto (wire-pilot-relaying) es aplicada a una línea existente es a menudo la práctica para usar el equipo existente, para la protección de respaldo (protección remota).
Los relés de distancia pueden ser usados para la protección de respaldo aun cuando la línea sea demasiado corta para usar este tipo de relés para la protección primaria. En tal caso, la zona de alta velocidad sería hecha inoperante.
Cuando la protección direccional de sobrecorriente es usada para la protección de respaldo, las exigencias sobre la fuente de voltaje son menos severas, y pueden ser usados voltajes bajos. Esto será notado ya que el tipo convencional del equipo de relés de cable piloto (wire-pilot-relaying) de AC no usa ningún voltaje AC.
2) PROTECCION CON RELES PILOTOS PORTADORES DE CORRIENTE
La protección con relés pilotos portadores de corriente (carrier-current-pilot-relaying) es la mejor y la clase más usada comúnmente para la protección de líneas de alto voltaje. Un reporte mostró que esta clase de protección está en servicio sobre líneas cuyo voltaje es tan bajo como 33 KV. Es aplicable en alguna forma a cualquier línea aérea. La protección con relés pilotos portadores de corriente (carrier-current-pilot-relaying) es preferida a la protección de cable piloto porque es algo más confiable y es más extensamente aplicable. Consistiendo completamente en el equipo terminal, esta completamente bajo el control del usuario, al contrario del cable piloto. También, el portador de corriente piloto (carrier-current pilot) se presta más convenientemente al uso conjunto de otros servicios como la telefonía de emergencia y disparos remotos (remote trip).
2.1) SUPERVISIÓN AUTOMÁTICA DEL CANAL PORTADOR DE CORRIENTE
Cuando la protección con relés pilotos portadores de corriente (carrier-current-pilot-relaying) fue presentada por primera vez, la confiabilidad de los tubos de vacío no era tan buena como lo es ahora, y algunos usuarios sintieron la necesidad de un equipo automático para supervisar el canal piloto. Hoy, los usuarios están contentos de confiar en las pruebas manuales que son hechas diariamente en varios intervalos regulares porque el canal portador de corriente (carrier-current-channel) ha demostrado ser un elemento muy confiable del equipo de protección.
2.2) ATENUACIÓN DE PORTADORES DE CORRINTES (CARRIER-CURRENT ATTENUATION)
Cada uso propuesto debería ser estudiado para estar seguro que las pérdidas, o la atenuación, en el canal de portador de corriente estén dentro de los límites aceptables de los fabricantes del equipo. Las publicaciones especifican estos límites y describen como calcular la atenuación en cada elemento del canal.
La protección de líneas multiterminales requiere el escrutinio muy cuidadoso de la atenuación., dependen de la longitud de la línea tomada (tapped) de la línea principal, las “reflexiones” de una toma (tap) pueden causar la atenuación excesiva a no ser que la frecuencia del portador de corriente sea escogida con cuidado. Si esta longitud es 1/4, 3/4, 5/4, 7/4, 9/4, etc., longitudes de onda, la atenuación excesiva puede esperar.
A veces, sólo una prueba con el portador de corriente con frecuencias diferentes suministrará la información requerida. En casos extremos, es necesario instalar trampas de línea en las tomas (taps) para eliminar dichas “reflexiones”.
Los cables eléctricos de potencia causan atenuaciones muy altas de portadores de corriente (carrier-current), particularmente donde se use transformadores “sheathbonding”. También, el supuesto desajuste (mismatch), o la discontinuidad en la impedancia característica del canal donde el cable eléctrico se une a la línea elevada, causa las altas pérdidas. Es usualmente posible usar portadores de corriente (carrier current) sólo sobre longitudes cortas de cable, y luego sólo con frecuencias cerca del final bajo del rango. A causa de lo anterior, el cable piloto (wire pilot), o aún el piloto microondas (microwave pilot), a veces es usado donde el portador de corriente (carrier current) de otra manera podría ser preferido.
2.3) USO DEL PORTADOR DE CORRIENTE PARA DETECTAR ACUMULACION DE AGUANIEVE (SLEET)
El canal portador de corriente proporciona un método para determinar cuando la acumulación de aguanieve requiere derretimiento de este para comenzar. Este método ha tenido la recepción variada entre utilidades eléctricas. Esto esta generalmente de acuerdo con que el método indica la acumulación de aguanieve, pero esto también de vez en cuando dará la indicación falsa durante la niebla, la neblina, o la lluvia. Los que usan este método de detección de aguanieve sienten que el coste suplementario incurrido como consecuencia del examinar el proceso de derretimiento del aguanieve innecesario debido a tales indicaciones falsas es pequeño y es justificado sobre una base de “falta de seguridad” (fail-safe basis).
El método de detección de la acumulación de aguanieve está basado en el hecho de que la atenuación de una línea de transmisión aumenta a medida que el aguanieve que se acumula sobre la línea. La figura número 3 muestra el efecto de atenuación sobre la magnitud de la salida del receptor de portador de corriente. La operación normal es representada por el punto A. El factor de seguridad en el equipo, cuando correctamente es aplicado, es suficiente de modo que en las condiciones atmosféricas más adversas, incluyendo el aguanieve, la atenuación exceda enormemente lo cual es representado por el punto B.
Si un banco de transformadores de potencia de terminales bloqueados es bastante grande para justificar una protección diferencial, el disparo remoto (remote tripping) de los terminales de la fuente por fallas del transformador puede ser usado si no hubiera ningún actuador (breaker) de alto voltaje en el terminal bloqueado, lo cual generalmente es cierto. De otra manera, el banco debe ser protegido sólo por fusibles sobre el lado de alto voltaje.
Para que la técnica de terminal bloqueado (blocking terminal) sea permitida, la corriente de carga total de todos los terminales bloqueados sobre la línea debe ser menor que la corriente requerida para operar los relés del cable piloto (wire-pilot relays) en un terminal de la fuente de la línea con el actuador (breaker) en otro terminal de la fuente abierta.
Si los bancos de transformadores de potencia son muy pequeños en los terminales de carga detrás de las que no hay ninguna generación, los relés de cables pilotos (wire-pilot relays) en los terminales de la fuente podrían ser ajustados para no funcionar por fallas de bajo voltaje en los terminales de carga. Esto también probablemente prevendría la operación sobre la corriente inrush de magnetización, particularmente si las fallas de tierra pudieran ser bastante altas. Esto eliminaría la necesidad de cualquier equipo de bloqueo Terminal.
Una línea multiterminal a veces bien puede ser bien protegida contra fallas a tierra con el relé de cable piloto (wire-pilot relay), aun cuando la protección de falla de fase adecuada es imposible. Esto es porque las tomas de línea (line taps) por lo general son hechas por bancos de transformadores en conexión delta-estrella, y ellos abren el circuito para las corrientes de fase de secuencia cero sobre el lado de alto voltaje.
Por lo tanto, si los relés de cables pilotos (wire-pilot relays) son programados para recibir sólo la corriente CT neutra, una línea tan multiterminal puede ser tratada como una línea de dos terminales. Una buena protección contra las fallas de fase sobre tal línea puede ser proveída por relés de distancia porque la impedancia del transformador en cada tap es tan alta que las relés de distancia pueden ser ajustados para proteger del 80 % al 90 % de la línea sin alcanzar completamente algunas los transformadores.
1.3) REQUERIMIENTOS DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE
Los relés de cables piloto (wire-pilot relays) de AC tienen características variables de porcentaje diferencial que permiten una gran proporción de errores en altas magnitudes de fallas externas de corriente. Usualmente, es sólo necesario estar seguro que las CT’s son capaces de suministrar la corriente requerida para operar los relés en alta velocidad cuando ocurran fallas internas. Esto es un asunto que implica las cargas de los relés para los taps de sensibilidad usados, la resistencia del cable piloto, y las características de las CT’s.
El equipo también puede contener el ajuste para compensar la proporción nominal de CT en un terminal diferente de otro. En casos dudosos, este ajuste podría aumentar una tendencia a funcionar indeseablemente por fallas externas debido a diferencias transitorias entre errores de CT; por lo tanto, en general, se prefiere la misma proporción nominal de CT’s en todos los terminales.
Si una línea termina en un banco de transformadores de potencia sin un actuador (breaker), el equipo de protección debería ser energizado desde el lado de alto voltaje de las CT’s en el banco de transformadores. Si es bajo el voltaje de CT’s usado, ellos tendrían que ser conectados para compensar el desfasamiento causado por el transformador de potencia y, posiblemente, quitar las componentes de la fase de secuencia cero. La objeción para un bajo voltaje de CT’s es que el equipo de protección operará para disparar (trip) indeseablemente sobre la corriente inrush de magnetización cuando el banco de transformadores es energizado o cuando ocurran perturbaciones en el sistema. Evitar tal operación desagradable requeriría un equipo de protección adicional. También, algunos tipos de relés de AC de cables pilotos no responderían a fallas entre un par particular de fases.
1.4) PROTECCION DE RESPALDO
La protección de cables pilotos (wire-pilot-relaying) no provee la protección de respaldo (protección remota). Los relés de sobrecorriente o de distancia son usados por separado para este propósito. Cuando la protección de cable piloto (wire-pilot-relaying) es aplicada a una línea existente es a menudo la práctica para usar el equipo existente, para la protección de respaldo (protección remota).
Los relés de distancia pueden ser usados para la protección de respaldo aun cuando la línea sea demasiado corta para usar este tipo de relés para la protección primaria. En tal caso, la zona de alta velocidad sería hecha inoperante.
Cuando la protección direccional de sobrecorriente es usada para la protección de respaldo, las exigencias sobre la fuente de voltaje son menos severas, y pueden ser usados voltajes bajos. Esto será notado ya que el tipo convencional del equipo de relés de cable piloto (wire-pilot-relaying) de AC no usa ningún voltaje AC.
2) PROTECCION CON RELES PILOTOS PORTADORES DE CORRIENTE
La protección con relés pilotos portadores de corriente (carrier-current-pilot-relaying) es la mejor y la clase más usada comúnmente para la protección de líneas de alto voltaje. Un reporte mostró que esta clase de protección está en servicio sobre líneas cuyo voltaje es tan bajo como 33 KV. Es aplicable en alguna forma a cualquier línea aérea. La protección con relés pilotos portadores de corriente (carrier-current-pilot-relaying) es preferida a la protección de cable piloto porque es algo más confiable y es más extensamente aplicable. Consistiendo completamente en el equipo terminal, esta completamente bajo el control del usuario, al contrario del cable piloto. También, el portador de corriente piloto (carrier-current pilot) se presta más convenientemente al uso conjunto de otros servicios como la telefonía de emergencia y disparos remotos (remote trip).
2.1) SUPERVISIÓN AUTOMÁTICA DEL CANAL PORTADOR DE CORRIENTE
Cuando la protección con relés pilotos portadores de corriente (carrier-current-pilot-relaying) fue presentada por primera vez, la confiabilidad de los tubos de vacío no era tan buena como lo es ahora, y algunos usuarios sintieron la necesidad de un equipo automático para supervisar el canal piloto. Hoy, los usuarios están contentos de confiar en las pruebas manuales que son hechas diariamente en varios intervalos regulares porque el canal portador de corriente (carrier-current-channel) ha demostrado ser un elemento muy confiable del equipo de protección.
2.2) ATENUACIÓN DE PORTADORES DE CORRINTES (CARRIER-CURRENT ATTENUATION)
Cada uso propuesto debería ser estudiado para estar seguro que las pérdidas, o la atenuación, en el canal de portador de corriente estén dentro de los límites aceptables de los fabricantes del equipo. Las publicaciones especifican estos límites y describen como calcular la atenuación en cada elemento del canal.
La protección de líneas multiterminales requiere el escrutinio muy cuidadoso de la atenuación., dependen de la longitud de la línea tomada (tapped) de la línea principal, las “reflexiones” de una toma (tap) pueden causar la atenuación excesiva a no ser que la frecuencia del portador de corriente sea escogida con cuidado. Si esta longitud es 1/4, 3/4, 5/4, 7/4, 9/4, etc., longitudes de onda, la atenuación excesiva puede esperar.
A veces, sólo una prueba con el portador de corriente con frecuencias diferentes suministrará la información requerida. En casos extremos, es necesario instalar trampas de línea en las tomas (taps) para eliminar dichas “reflexiones”.
Los cables eléctricos de potencia causan atenuaciones muy altas de portadores de corriente (carrier-current), particularmente donde se use transformadores “sheathbonding”. También, el supuesto desajuste (mismatch), o la discontinuidad en la impedancia característica del canal donde el cable eléctrico se une a la línea elevada, causa las altas pérdidas. Es usualmente posible usar portadores de corriente (carrier current) sólo sobre longitudes cortas de cable, y luego sólo con frecuencias cerca del final bajo del rango. A causa de lo anterior, el cable piloto (wire pilot), o aún el piloto microondas (microwave pilot), a veces es usado donde el portador de corriente (carrier current) de otra manera podría ser preferido.
2.3) USO DEL PORTADOR DE CORRIENTE PARA DETECTAR ACUMULACION DE AGUANIEVE (SLEET)
El canal portador de corriente proporciona un método para determinar cuando la acumulación de aguanieve requiere derretimiento de este para comenzar. Este método ha tenido la recepción variada entre utilidades eléctricas. Esto esta generalmente de acuerdo con que el método indica la acumulación de aguanieve, pero esto también de vez en cuando dará la indicación falsa durante la niebla, la neblina, o la lluvia. Los que usan este método de detección de aguanieve sienten que el coste suplementario incurrido como consecuencia del examinar el proceso de derretimiento del aguanieve innecesario debido a tales indicaciones falsas es pequeño y es justificado sobre una base de “falta de seguridad” (fail-safe basis).
El método de detección de la acumulación de aguanieve está basado en el hecho de que la atenuación de una línea de transmisión aumenta a medida que el aguanieve que se acumula sobre la línea. La figura número 3 muestra el efecto de atenuación sobre la magnitud de la salida del receptor de portador de corriente. La operación normal es representada por el punto A. El factor de seguridad en el equipo, cuando correctamente es aplicado, es suficiente de modo que en las condiciones atmosféricas más adversas, incluyendo el aguanieve, la atenuación exceda enormemente lo cual es representado por el punto B.
FIGURA 3
Por lo tanto, la confiabilidad del equipo es asegurada bajo todas las condiciones. Ahora, cuando se desea detectar la acumulación de aguanieve, el operador al final de la línea hace que el portador de corriente sea transmitida, y el operador al final presiona un botón para introducir la atenuación en el transmisor o en el circuito receptor para avanzar la posición normal de operaciones de un A a unB. Luego, la salida del receptor se disminuye rápidamente para cualquier atenuación debida al aguanieve. Cuando las condiciones parecen ser favorables para el aguanieve, tal prueba a intervalos frecuentes descubrirá aumentos de la acumulación de aguanieve. Tal información debe ser coordinada con la observación visual y la experiencia antes de que las lecturas de salida del receptor tengan cualquier significado útil.
Este detector de aguanieve también descubre la acumulación de suciedad o sal sobre los aisladores de la línea, y la deterioración de tubos vacíos. Por esta razón es usada por muchas empresas que no usan detección de aguanieve.
2.4) TIPOS DE EQUIPOS DE PROTECCION
Los tres tipos de equipo de “protección con relés pilotos portadores de corriente” (carrier-current-pilot-relaying) de uso regular son la de comparación de fase, la de comparación direccional, y la de fase combinada y comparación direccional.
Cada uno de ellos será tratado en el material siguiente.
2.4.1) COMPARACIÓN DE FASE
La protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) es muy semejante a la protección AC de cables piloto (AC wire-pilot relaying). Este es el tipo convencional más simple del equipo de protección piloto portador de corriente (carrier-current-pilot-relaying ). Sin embargo, su mejor aplicación se da en líneas de dos terminales; su aplicación en líneas multiterminales requiere una examinación muy cuidadosa, y la sensibilidad de la protección es bastante inferior que para líneas de dos terminales. Incluso para líneas de dos terminales, la sensibilidad de falla de fase de comparación de fase no es tan buena como la de comparación direccional.
La aplicación ideal de la comparación de fase es para una línea de dos terminales, donde las magnitudes de las corrientes de falla son bastante altas para asegurar el disparo (tripping) de alta velocidad en todas las condiciones probables de operación del sistema.
El hecho que la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) no usa voltaje AC (excepto para las pruebas) puede o no puede ser una ventaja, según el tipo de protección de respaldo (remoto) usado. Si los relés de distancia son usados para el respaldo, requieren la misma calidad de fuente de voltaje que la protección de comparación direccional (directional- comparison relaying). Es sólo cuando se usa la protección de sobrecorriente (posiblemente direccional) para la protección de respaldo (remota) que la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) disfruta de alguna ventaja de no usar voltajes AC.
La protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) no es afectada por la inducción mutua debido a un circuito de potencia cercano. Esto es una ventaja sobre la comparación direccional (direccional comparison). Este tema es tratado con mas detalle más adelante en el capítulo “Fase Combinada y la Comparación Direccional”.
2.4.1.1) OBTENCIÓN DE SENSIBILIDAD ADECUADA
Aparte de asegurarse que la atenuación del portador de corriente no sea demasiado alta, y que el equipo asociado es apropiado para la aplicación, el principal paso en el procedimiento de la aplicación es determinar si los ajustes disponibles del equipo de protección son tales que la sensibilidad necesaria y la velocidad estén aseguradas. Los manuales de los fabricantes describen como hacer esto cuando uno sabe las magnitudes máximas y mínimas corrientes de falla para la fase y fallas a tierra al final de la línea.
Es aconsejable no ajustar el equipo para que este tenga una sensibilidad mucho mayor que la requerida ya que las CT’s pueden ser cargadas en exceso. Con la carga excesiva, la sensibilidad total podría ser más pobre, como se ilustra en el Problema 2 del Capítulo 7. O, si la sensibilidad de falla a tierra es demasiado alta, el equipo podría “misoperate” sobre corrientes falsas residuales causadas por errores de CT debido a la corriente de falla externa teniendo una gran compensación d-c, o debido a diferencias de flujo residual.
En la práctica el equipo por lo general es ajustado de modo que el portador de corriente (carrier current) no se genere a no ser que la corriente de falla de fase exceda la corriente de carga máxima. El objetivo de esto es prolongar la vida de los tubos de vacío y hacer que el canal de portador de corriente este disponible para otros servicios cuando no se lo requiera para la protección. Como punto de operación (pickup) de los detectores de fallas de salida (tripping fault detectors) debe estar mas arriba que el punto de operación (pickup) del detector de fallas bloqueado (blocking fault detectors), el punto de operación (pickup) de disparo ( tripping pickup) estará aun más alta, estando por encima de la carga máxima; de hecho, el valor de puesta a cero (reset) de los detectores de falla de disparo (tripping fault detectors) debe estar en un margen seguro por encima del punto de operación (pickup) de los detectores de falla bloqueada (blocking fault detectors). Con tal ajuste, el fracaso del canal del portador de corriente no causará disparos indeseados (undesired tripping) bajo carga; sin embargo, los disparos indeseados (undesired tripping) podrían ocurrir para una falla externa si el canal fallara.
2.4.1.2.) LA PROTECCIÓN DE LÍNEAS MULTITERMINALES
Mientras mas terminales hay con las fuentes de generación atrás de ellos, menos sensible va ser a la protección. Esto es ilustrado con la ayuda de la figura 4 para una línea de tres terminales. Se debe igualar las magnitudes de corriente de falla en los terminales A y B para una falla externa en el punto C, el punto de operación (pickup) de los detectores de falla de disparo (fault tripping) en C tendría que ser mayor que dos veces la corriente de falla en A o en B. Y, si los detectores de falla bloqueada (blocking faults) son ajustados para reiniciar (reset) en más que la corriente de carga máxima, los detectores de falla de disparo (fault tripping) en C tendrán que ser ajustados para un punto de operación (pickup) aproximadamente igual a 3 veces la máxima carga. Recuerde que la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) es no direccional y que un terminal operará el disparo (trip) siempre que su corriente sea bastante alta a no ser que reciba alguna señal de un portador de corriente bloqueado (carrier-current blocking) de otro terminal. El peor caso es con corrientes iguales entrantes en A y en B. Si uno puede estar seguro que estas corrientes no son iguales, la transmisión del detector de fallas de salida (tripping-fault-detector pickup) en C puede ser disminuida.
Este detector de aguanieve también descubre la acumulación de suciedad o sal sobre los aisladores de la línea, y la deterioración de tubos vacíos. Por esta razón es usada por muchas empresas que no usan detección de aguanieve.
2.4) TIPOS DE EQUIPOS DE PROTECCION
Los tres tipos de equipo de “protección con relés pilotos portadores de corriente” (carrier-current-pilot-relaying) de uso regular son la de comparación de fase, la de comparación direccional, y la de fase combinada y comparación direccional.
Cada uno de ellos será tratado en el material siguiente.
2.4.1) COMPARACIÓN DE FASE
La protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) es muy semejante a la protección AC de cables piloto (AC wire-pilot relaying). Este es el tipo convencional más simple del equipo de protección piloto portador de corriente (carrier-current-pilot-relaying ). Sin embargo, su mejor aplicación se da en líneas de dos terminales; su aplicación en líneas multiterminales requiere una examinación muy cuidadosa, y la sensibilidad de la protección es bastante inferior que para líneas de dos terminales. Incluso para líneas de dos terminales, la sensibilidad de falla de fase de comparación de fase no es tan buena como la de comparación direccional.
La aplicación ideal de la comparación de fase es para una línea de dos terminales, donde las magnitudes de las corrientes de falla son bastante altas para asegurar el disparo (tripping) de alta velocidad en todas las condiciones probables de operación del sistema.
El hecho que la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) no usa voltaje AC (excepto para las pruebas) puede o no puede ser una ventaja, según el tipo de protección de respaldo (remoto) usado. Si los relés de distancia son usados para el respaldo, requieren la misma calidad de fuente de voltaje que la protección de comparación direccional (directional- comparison relaying). Es sólo cuando se usa la protección de sobrecorriente (posiblemente direccional) para la protección de respaldo (remota) que la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) disfruta de alguna ventaja de no usar voltajes AC.
La protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) no es afectada por la inducción mutua debido a un circuito de potencia cercano. Esto es una ventaja sobre la comparación direccional (direccional comparison). Este tema es tratado con mas detalle más adelante en el capítulo “Fase Combinada y la Comparación Direccional”.
2.4.1.1) OBTENCIÓN DE SENSIBILIDAD ADECUADA
Aparte de asegurarse que la atenuación del portador de corriente no sea demasiado alta, y que el equipo asociado es apropiado para la aplicación, el principal paso en el procedimiento de la aplicación es determinar si los ajustes disponibles del equipo de protección son tales que la sensibilidad necesaria y la velocidad estén aseguradas. Los manuales de los fabricantes describen como hacer esto cuando uno sabe las magnitudes máximas y mínimas corrientes de falla para la fase y fallas a tierra al final de la línea.
Es aconsejable no ajustar el equipo para que este tenga una sensibilidad mucho mayor que la requerida ya que las CT’s pueden ser cargadas en exceso. Con la carga excesiva, la sensibilidad total podría ser más pobre, como se ilustra en el Problema 2 del Capítulo 7. O, si la sensibilidad de falla a tierra es demasiado alta, el equipo podría “misoperate” sobre corrientes falsas residuales causadas por errores de CT debido a la corriente de falla externa teniendo una gran compensación d-c, o debido a diferencias de flujo residual.
En la práctica el equipo por lo general es ajustado de modo que el portador de corriente (carrier current) no se genere a no ser que la corriente de falla de fase exceda la corriente de carga máxima. El objetivo de esto es prolongar la vida de los tubos de vacío y hacer que el canal de portador de corriente este disponible para otros servicios cuando no se lo requiera para la protección. Como punto de operación (pickup) de los detectores de fallas de salida (tripping fault detectors) debe estar mas arriba que el punto de operación (pickup) del detector de fallas bloqueado (blocking fault detectors), el punto de operación (pickup) de disparo ( tripping pickup) estará aun más alta, estando por encima de la carga máxima; de hecho, el valor de puesta a cero (reset) de los detectores de falla de disparo (tripping fault detectors) debe estar en un margen seguro por encima del punto de operación (pickup) de los detectores de falla bloqueada (blocking fault detectors). Con tal ajuste, el fracaso del canal del portador de corriente no causará disparos indeseados (undesired tripping) bajo carga; sin embargo, los disparos indeseados (undesired tripping) podrían ocurrir para una falla externa si el canal fallara.
2.4.1.2.) LA PROTECCIÓN DE LÍNEAS MULTITERMINALES
Mientras mas terminales hay con las fuentes de generación atrás de ellos, menos sensible va ser a la protección. Esto es ilustrado con la ayuda de la figura 4 para una línea de tres terminales. Se debe igualar las magnitudes de corriente de falla en los terminales A y B para una falla externa en el punto C, el punto de operación (pickup) de los detectores de falla de disparo (fault tripping) en C tendría que ser mayor que dos veces la corriente de falla en A o en B. Y, si los detectores de falla bloqueada (blocking faults) son ajustados para reiniciar (reset) en más que la corriente de carga máxima, los detectores de falla de disparo (fault tripping) en C tendrán que ser ajustados para un punto de operación (pickup) aproximadamente igual a 3 veces la máxima carga. Recuerde que la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) es no direccional y que un terminal operará el disparo (trip) siempre que su corriente sea bastante alta a no ser que reciba alguna señal de un portador de corriente bloqueado (carrier-current blocking) de otro terminal. El peor caso es con corrientes iguales entrantes en A y en B. Si uno puede estar seguro que estas corrientes no son iguales, la transmisión del detector de fallas de salida (tripping-fault-detector pickup) en C puede ser disminuida.
FIGURA 4
En general, los ajustes del punto de operación (pickup) de los detectores de falla no tienen que ser los mismos en todos los terminales, pero el punto de operación (pickup) del detector de falla bloqueada (blocking fault) que tiene el punto de operación (pickup) más alto debe ser inferior que la puesta a cero (reset) del detector de falla de salida (tripping-fault detector) que tiene el punto de operación (pickup) más abajo.
De vez en cuando, para conseguir la sensibilidad de de disparo (tripping) requerida, puede ser considerado justificable aumentar la sensibilidad de bloqueo (blocking sensivity) para el punto en el cual el portador de corriente (carrier-current) es transmitido continuamente cuando la corriente de carga nominal fluye. En este caso, la vida del tubo de vacío será acortada y el canal del portador de corriente no podrá ser usado para ningún otro servicio.
Otro modo de evitar el alto punto de operación (pickup) de los detectores falla de disparo (fault tripping) para situaciones como en la figura 4 es el usar relés direccionales para controlar el disparo (tripping) en lugares como en el terminal C. Sin embargo, esta clase de solución no trabajará para la situación ilustrada en la figura 5 donde el mismo problema existe, pero en un terminal donde la corriente grande fluye en la dirección de del disparo (tripping).
De vez en cuando, para conseguir la sensibilidad de de disparo (tripping) requerida, puede ser considerado justificable aumentar la sensibilidad de bloqueo (blocking sensivity) para el punto en el cual el portador de corriente (carrier-current) es transmitido continuamente cuando la corriente de carga nominal fluye. En este caso, la vida del tubo de vacío será acortada y el canal del portador de corriente no podrá ser usado para ningún otro servicio.
Otro modo de evitar el alto punto de operación (pickup) de los detectores falla de disparo (fault tripping) para situaciones como en la figura 4 es el usar relés direccionales para controlar el disparo (tripping) en lugares como en el terminal C. Sin embargo, esta clase de solución no trabajará para la situación ilustrada en la figura 5 donde el mismo problema existe, pero en un terminal donde la corriente grande fluye en la dirección de del disparo (tripping).
FIGURA5
En un terminal de carga, atrás de cual no hay ninguna fuente de generación, y donde no hay ningún transformador de potencia con el neutro conectado a tierra en el lado de alta tensión, el equipo terminal de bloqueo (blocking terminal) consiste en relés instántaneos de sobrecorriente y un transmisor portador de corriente que puede ser usado como bloqueo de disparo (block tripping) en los terminales principales para fallas en el circuito de carga. Desde luego, esto es necesario sólo si el equipo terminal principal es bastante sensible para operar por fallas de bajo voltaje en un terminal de carga. La red de secuencia de fase, el comparador, etc., que son usados en el equipo en los terminales principales no son necesarios, ya que no proporcionan ninguna función de disparo (tripping) en el terminal obstructor (blocking terminal). Para bloquear el disparo (tripping) en los terminales principales, los relés de sobrecorriente simplemente conectan al portador que es transmitido continuamente y no cada mitad de otro ciclo. Los relés bloqueadores (blocking relays) deberían ser estimulados desde las CT’s sobre el lado de alto voltaje del terminal de carga del banco de transformadores de modo que el disparo (tripping) sea bloqueado sobre la corriente inrush de magnetización. Si el transformador de potencia esta en conexión estrella delta y esta conectado a tierra sobre el neutro de la estrella, requerirá de un relé de sobrecorriente para que desconecte al portador por fallas a tierra sobre el lado de alto voltaje.
Si el disparo (tripping) en un Terminal es requerida para evitar el daño a motores grandes cuando el recierre automático sea usado en los terminales principales, tal disparo (tripping) probablemente tendrá que ser proveído por los relés de baja frecuencia. El disparo remoto (remote tripping) por el portador de corriente sobre la línea protegida de los terminales principales para tal terminal de carga no puede ser asegurado a no ser que el disparo (tripping) de los terminales principales extinga el arco de la falla de fase a tierra que puede estar sobre la fase en el cual el equipo portador de corriente este acoplado. Motores síncronos, actuando como generadores, podrían ser capaces de generar el voltaje suficiente para mantener un arco por la capacitancia a tierra de los conductores sin fallas. Algunos usuarios han instalado equipos que confían en la transmisión suficiente del portador de corriente para la salida remota (remote tripping) pasado un arco de falla a tierra sobre el acoplamiento de fase, pero tal operación no puede ser asegurada en general. Una solución es usar el acoplamiento fase a fase para la señal de salida remota (remote-trip), o transmitir esta señal sobre otra sección de línea si las líneas son paralelas. Otra solución se muestra en la figura 6; no importa donde sea la falla, un terminal principal u otros hechos que pueden causar el disparo remoto (remote-tripping).
Si el disparo (tripping) en un Terminal es requerida para evitar el daño a motores grandes cuando el recierre automático sea usado en los terminales principales, tal disparo (tripping) probablemente tendrá que ser proveído por los relés de baja frecuencia. El disparo remoto (remote tripping) por el portador de corriente sobre la línea protegida de los terminales principales para tal terminal de carga no puede ser asegurado a no ser que el disparo (tripping) de los terminales principales extinga el arco de la falla de fase a tierra que puede estar sobre la fase en el cual el equipo portador de corriente este acoplado. Motores síncronos, actuando como generadores, podrían ser capaces de generar el voltaje suficiente para mantener un arco por la capacitancia a tierra de los conductores sin fallas. Algunos usuarios han instalado equipos que confían en la transmisión suficiente del portador de corriente para la salida remota (remote tripping) pasado un arco de falla a tierra sobre el acoplamiento de fase, pero tal operación no puede ser asegurada en general. Una solución es usar el acoplamiento fase a fase para la señal de salida remota (remote-trip), o transmitir esta señal sobre otra sección de línea si las líneas son paralelas. Otra solución se muestra en la figura 6; no importa donde sea la falla, un terminal principal u otros hechos que pueden causar el disparo remoto (remote-tripping).
FIGURA 6
El disparo remoto de los relés diferenciales del transformador de potencia en un terminal de carga a los actuadores (breakers) en los terminales principales puede ser vuelto a hacer terminar el canal del portador de corriente (carrier-current-chanel). Siempre que el disparo remoto (remote tripping) por fallas del transformador sea emprendido, una trampa de línea debería ser insertada en la fase acoplada entre el condensador acoplado y el transformador de potencia, de modo que las fallas a tierra del transformador de potencia en el acoplamiento de fase no pueda cortocircuitar la salida del transmisor del portador de corriente (carrier-current-transmitter output).
Una línea multiterminal a veces puede ser bien protegida contra fallas a tierra aun cuando la protección de fase adecuada sea imposible. Esto es porque las tomas (taps) de la línea por lo general son hechas por bancos de transformadores de potencia estrella delta. Por lo tanto, si solo se usa el equipo de protección a tierra y es adecuado para recibir solo la corriente neutral CT, tal línea multiterminal puede ser tratada como una línea de dos terminales.
2.4.1.3) PROTECCIÓN DE RESPALDO
La protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) no proporciona protección de respaldo. Esta debería ser proporcionada por relés de distancia de fase y sobrecorriente o relés de tierra de distancia (distance ground relays). Cuando la protección de comparación de fase es aplicada a alguna línea existente, se usa a menudo el equipo de protección existente en la protección de respaldo.
La protección de respaldo convencional será inadecuada cuando fuentes intermedias de corriente suministren tanta corriente a una falla que esta este puesta más allá del alcance de los relés de respaldo. Tal problema y su solución son descritos en el Capítulo 14 en el título “El Efecto de Fuentes Intermedias de corrientes sobre la Operación de los Relés de distancia”. En tal situación será una discreción del usuario si, además del equipo de respaldo especial, el equipo de respaldo convencional también es aplicado para proporcionar protección primaria mientras el equipo de comparación de fase está siendo mantenido o reparado.
2.4.2) COMPARACIÓN DIRECCIONAL
La protección de comparación direccional es el tipo aplicable más extenso, y por lo tanto esto se presta mejor a programas de estandarización. La única circunstancia en la cual la comparación direccional no es aplicable es cuando hay inducción mutua suficiente con otra línea y cuando los relés de tierra direccionales (directional ground relays) son usados en vez de los relés de tierra de distancia (ground distance relays); esto será tratado con mayor detalle más tarde en “Fase Combinada y la Comparación Direccional”.
En general, aparte de las consideraciones de atenuación del portador de corriente, la aplicación de la protección de comparación direccional es en gran parte la de aplicar la distancia de fase y la tierra direccional o relés de distancia de tierra. Esto es porque, como se menciona en el Capítulo 6, el equipo convencional usa ciertas unidades en común para la protección primaria pilota de portadores de corriente (carrier-current-pilot primary) y para la protección de respaldo. De hecho, si una línea ahora es protegida por relés de distancia de fase y de sobrecorriente a tierra o relés de distancia, uno simplemente puede tener que añadir algunos relés suplementarios más el equipo portador de corriente para aplicar la protección de comparación direccional piloto portador de corriente (direccional-comparison carrier-current-pilot relaying); los relés suplementarios y el equipo portador de corriente proporcionan la función obstructora (blocking function) mientras los relés existentes proporcionan la función de disparo (tripping function). Desde luego, la protección separada completa puede ser usada, pero esto sería más costoso.
2.4.2.1) RELACIÓN ENTRE LAS SENSIBILIDADES DE DISPARO (TRIPPING) Y UNIDADES OBSTRUCTORAS (BLOCKING UNITS) PARA LÍNEAS DE DOS TERMINALES
El procedimiento principal de aplicación es para estar seguro que las relaciones correctas son obtenidas entre el rango de operaciones de unidades bloqueo (blocking) y de disparo (tripping). Esto es raras veces un problema para una línea de dos terminales. La figura 7 muestra la relativa operación de rangos de unidades de bloqueo (blocking) y el de disparo (tripping). La observación significativa consiste en que, para fallas externas más allá del fin de la línea, las unidades obstructoras (blocking units) deben extenderse más lejos que las unidades de disparo (tripping) para estar seguras que, si hay cualquier tendencia de disparo (trip), ésta seguramente sea bloqueada. El rango de disparo (tripping) para las fallas de fase será el rango de las unidades de relé de distancia (distance relay) de la segunda o tercera zona, dependiendo del tipo del equipo.
La única vez que hay algún problema de ajuste de las unidades obstructoras (blocking units) es cuando su rango tiene que ser tan grande que podrían funcionar sobre la corriente de carga, o que habiendo operado para un falla no puedan reinicializar (reset) sobre la corriente de carga. En tales situaciones, se hace necesario usar unidades adicionales llamadas “cegadoras” (blinders). Estas unidades son unidades de relés de distancia de impedancia de ángulo (angle-impedance distance-relay units), una de cual sería usada con cada relé de bloqueo (blocking relay). Los contactos de los dos relés de cada grupo son conectados en la paralelo de modo que ambos abran para comenzar el portador.
Una línea multiterminal a veces puede ser bien protegida contra fallas a tierra aun cuando la protección de fase adecuada sea imposible. Esto es porque las tomas (taps) de la línea por lo general son hechas por bancos de transformadores de potencia estrella delta. Por lo tanto, si solo se usa el equipo de protección a tierra y es adecuado para recibir solo la corriente neutral CT, tal línea multiterminal puede ser tratada como una línea de dos terminales.
2.4.1.3) PROTECCIÓN DE RESPALDO
La protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) no proporciona protección de respaldo. Esta debería ser proporcionada por relés de distancia de fase y sobrecorriente o relés de tierra de distancia (distance ground relays). Cuando la protección de comparación de fase es aplicada a alguna línea existente, se usa a menudo el equipo de protección existente en la protección de respaldo.
La protección de respaldo convencional será inadecuada cuando fuentes intermedias de corriente suministren tanta corriente a una falla que esta este puesta más allá del alcance de los relés de respaldo. Tal problema y su solución son descritos en el Capítulo 14 en el título “El Efecto de Fuentes Intermedias de corrientes sobre la Operación de los Relés de distancia”. En tal situación será una discreción del usuario si, además del equipo de respaldo especial, el equipo de respaldo convencional también es aplicado para proporcionar protección primaria mientras el equipo de comparación de fase está siendo mantenido o reparado.
2.4.2) COMPARACIÓN DIRECCIONAL
La protección de comparación direccional es el tipo aplicable más extenso, y por lo tanto esto se presta mejor a programas de estandarización. La única circunstancia en la cual la comparación direccional no es aplicable es cuando hay inducción mutua suficiente con otra línea y cuando los relés de tierra direccionales (directional ground relays) son usados en vez de los relés de tierra de distancia (ground distance relays); esto será tratado con mayor detalle más tarde en “Fase Combinada y la Comparación Direccional”.
En general, aparte de las consideraciones de atenuación del portador de corriente, la aplicación de la protección de comparación direccional es en gran parte la de aplicar la distancia de fase y la tierra direccional o relés de distancia de tierra. Esto es porque, como se menciona en el Capítulo 6, el equipo convencional usa ciertas unidades en común para la protección primaria pilota de portadores de corriente (carrier-current-pilot primary) y para la protección de respaldo. De hecho, si una línea ahora es protegida por relés de distancia de fase y de sobrecorriente a tierra o relés de distancia, uno simplemente puede tener que añadir algunos relés suplementarios más el equipo portador de corriente para aplicar la protección de comparación direccional piloto portador de corriente (direccional-comparison carrier-current-pilot relaying); los relés suplementarios y el equipo portador de corriente proporcionan la función obstructora (blocking function) mientras los relés existentes proporcionan la función de disparo (tripping function). Desde luego, la protección separada completa puede ser usada, pero esto sería más costoso.
2.4.2.1) RELACIÓN ENTRE LAS SENSIBILIDADES DE DISPARO (TRIPPING) Y UNIDADES OBSTRUCTORAS (BLOCKING UNITS) PARA LÍNEAS DE DOS TERMINALES
El procedimiento principal de aplicación es para estar seguro que las relaciones correctas son obtenidas entre el rango de operaciones de unidades bloqueo (blocking) y de disparo (tripping). Esto es raras veces un problema para una línea de dos terminales. La figura 7 muestra la relativa operación de rangos de unidades de bloqueo (blocking) y el de disparo (tripping). La observación significativa consiste en que, para fallas externas más allá del fin de la línea, las unidades obstructoras (blocking units) deben extenderse más lejos que las unidades de disparo (tripping) para estar seguras que, si hay cualquier tendencia de disparo (trip), ésta seguramente sea bloqueada. El rango de disparo (tripping) para las fallas de fase será el rango de las unidades de relé de distancia (distance relay) de la segunda o tercera zona, dependiendo del tipo del equipo.
La única vez que hay algún problema de ajuste de las unidades obstructoras (blocking units) es cuando su rango tiene que ser tan grande que podrían funcionar sobre la corriente de carga, o que habiendo operado para un falla no puedan reinicializar (reset) sobre la corriente de carga. En tales situaciones, se hace necesario usar unidades adicionales llamadas “cegadoras” (blinders). Estas unidades son unidades de relés de distancia de impedancia de ángulo (angle-impedance distance-relay units), una de cual sería usada con cada relé de bloqueo (blocking relay). Los contactos de los dos relés de cada grupo son conectados en la paralelo de modo que ambos abran para comenzar el portador.
FIGURA 7
La figura 8 muestra las características de operaciones de ambos relés y el punto que representa la condición de carga que hace necesarias las “cegadoras”. La región bloqueada resultante es mostrada mediante una región sombreada.
Las “cegadoras” con relés de distancia de tipo de impedancia son mostradas porque este tipo de relé es el que probablemente requiera más “cegadoras” por esta razón.
A propósito, tales “cegadoras” han sido usadas también para prevenir el disparo (tripping) sobre la corriente de carga donde los relés de distancia hayan sido aplicados a líneas inusualmente largas.
Cuando la baja tensión de voltaje es usada, la compensación de caídas del transformador no es tan necesaria como cuando únicamente son usados los relés de distancia. La única vez que la compensación de caídas del transformador sería beneficiosa sería cuando el equipo portador de corriente esta fuera de servicio y la protección completa solo depende de los relés de distancia. Tales circunstancias ocupan un pequeño tiempo del total que las complicaciones adicionales de compensación de caída del transformador no son justificables.
Las “cegadoras” con relés de distancia de tipo de impedancia son mostradas porque este tipo de relé es el que probablemente requiera más “cegadoras” por esta razón.
A propósito, tales “cegadoras” han sido usadas también para prevenir el disparo (tripping) sobre la corriente de carga donde los relés de distancia hayan sido aplicados a líneas inusualmente largas.
Cuando la baja tensión de voltaje es usada, la compensación de caídas del transformador no es tan necesaria como cuando únicamente son usados los relés de distancia. La única vez que la compensación de caídas del transformador sería beneficiosa sería cuando el equipo portador de corriente esta fuera de servicio y la protección completa solo depende de los relés de distancia. Tales circunstancias ocupan un pequeño tiempo del total que las complicaciones adicionales de compensación de caída del transformador no son justificables.
FIGURA 8
El problema de obtener la relación correcta entre el disparo (tripping) y el bloqueo de unidades (blocking units) para aplicaciones de líneas multiterminales, con otros problemas relacionados, será tratado después.
2.4.2.2) LA PROTECCIÓN DE LÍNEAS MULTITERMINALES
La protección de comparación direccional es aplicable a cualquier línea multiterminal. Sin embargo, en algunas circunstancias la operación apropiada no será obtenida sin una elección muy cuidadosa del tipo de equipo y del bloqueo (blocking) y de los ajustes del rele de salida (tripping relay). y algunas veces no serán obtenidas simultaneas salidas a una alta velocidad (high speed tripping) en los terminales.
Por lo tanto, habría que familiarizarse con estas circunstancias para ser capaz de evitarlas, de ser posible, en las primeras etapas de la planificación del sistema. Estas circunstancias serán descritas ahora.
“flujo de corriente de salida de un Terminal por una falla interna”. En la figura 9, la protección de comparación direccional no puede disparar (trip) por una falla interna si el flujo de corriente de la línea en A es más alta que la transmisión del relé de bloqueo (blocking-relay pickup) ahí. Esta situación puede existir por falla de fase o fallas a tierra o ambos tipos de falla. Si no se permite aumentar el punto de operación del relé bloqueador (blocking relay pickup) para evitar esta situación, el disparo (tripping) debe esperar hasta que los relés de respaldo en B disparen sus actuadores (trip their breakers), después del disparo de alta velocidad (high-speed tripping) que puede ocurrir en los otros dos terminales. Para fallas de fase, los relés de distancia en B operarán a una alta velocidad, y el disparo secuencial de alta velocidad (high-speed tripping) de todos los otros terminales puede seguirse si hay mucha corriente de falla y si otras características del equipo no introducen el retraso del tiempo. Para fallas a tierra, el disparo del actuador (tripping of breaker) en B será retrasada ligeramente a no ser que se use relés de distancia a tierra (ground distance relay) o los relés instantáneos de corriente a tierra (instantaneous overcurrent ground relays).
El disparo remoto del actuador (remote tripping from breaker B) de B a otros terminales mediante el portador de corriente sobre la línea protegida no es un modo confiable de evitar el disparo (sequential tripping) secuencial, a no ser que este tipo de dificultad ocurra sólo para fallas que no sean a tierra. O, si esto ocurre sólo para fallas a tierra, el acople de fase a fase podría ser usado. Aunque algunos usuarios confíen en la adquisición de la señal de disparo remoto (remote tripping) pasada una falla de fase a tierra sobre la fase de acoplamiento, resultados satisfactorios no pueden ser asegurados en general. De vez en cuando, otra sección de la línea puede ser usada para llevar la señal de disparo remoto (remote-tripping). Obviamente, el disparo remoto (remote tripping) sería práctico si microondas fueran usadas en vez del portador de corriente.
“Corriente insuficiente para el disparo” (tripping). Aparte de ahí siendo demasiado pequeña una fuente de corriente de corto circuito atrás de una terminal, otras circunstancias pueden hacer la corriente muy baja o la impedancia aparente para una falla muy alta como para impedir o al menos retrasar el disparo (tripping).
2.4.2.2) LA PROTECCIÓN DE LÍNEAS MULTITERMINALES
La protección de comparación direccional es aplicable a cualquier línea multiterminal. Sin embargo, en algunas circunstancias la operación apropiada no será obtenida sin una elección muy cuidadosa del tipo de equipo y del bloqueo (blocking) y de los ajustes del rele de salida (tripping relay). y algunas veces no serán obtenidas simultaneas salidas a una alta velocidad (high speed tripping) en los terminales.
Por lo tanto, habría que familiarizarse con estas circunstancias para ser capaz de evitarlas, de ser posible, en las primeras etapas de la planificación del sistema. Estas circunstancias serán descritas ahora.
“flujo de corriente de salida de un Terminal por una falla interna”. En la figura 9, la protección de comparación direccional no puede disparar (trip) por una falla interna si el flujo de corriente de la línea en A es más alta que la transmisión del relé de bloqueo (blocking-relay pickup) ahí. Esta situación puede existir por falla de fase o fallas a tierra o ambos tipos de falla. Si no se permite aumentar el punto de operación del relé bloqueador (blocking relay pickup) para evitar esta situación, el disparo (tripping) debe esperar hasta que los relés de respaldo en B disparen sus actuadores (trip their breakers), después del disparo de alta velocidad (high-speed tripping) que puede ocurrir en los otros dos terminales. Para fallas de fase, los relés de distancia en B operarán a una alta velocidad, y el disparo secuencial de alta velocidad (high-speed tripping) de todos los otros terminales puede seguirse si hay mucha corriente de falla y si otras características del equipo no introducen el retraso del tiempo. Para fallas a tierra, el disparo del actuador (tripping of breaker) en B será retrasada ligeramente a no ser que se use relés de distancia a tierra (ground distance relay) o los relés instantáneos de corriente a tierra (instantaneous overcurrent ground relays).
El disparo remoto del actuador (remote tripping from breaker B) de B a otros terminales mediante el portador de corriente sobre la línea protegida no es un modo confiable de evitar el disparo (sequential tripping) secuencial, a no ser que este tipo de dificultad ocurra sólo para fallas que no sean a tierra. O, si esto ocurre sólo para fallas a tierra, el acople de fase a fase podría ser usado. Aunque algunos usuarios confíen en la adquisición de la señal de disparo remoto (remote tripping) pasada una falla de fase a tierra sobre la fase de acoplamiento, resultados satisfactorios no pueden ser asegurados en general. De vez en cuando, otra sección de la línea puede ser usada para llevar la señal de disparo remoto (remote-tripping). Obviamente, el disparo remoto (remote tripping) sería práctico si microondas fueran usadas en vez del portador de corriente.
“Corriente insuficiente para el disparo” (tripping). Aparte de ahí siendo demasiado pequeña una fuente de corriente de corto circuito atrás de una terminal, otras circunstancias pueden hacer la corriente muy baja o la impedancia aparente para una falla muy alta como para impedir o al menos retrasar el disparo (tripping).
FIGURA 9
Para la circunstancia de la figura 9, si la falla es mas cercana a la unión, la corriente en A puede ser: (1) en la dirección bloqueante (blocking direction) pero demasiado baja para operar un relé de bloqueo (blocking relay), (2) cero, ó (3) en la dirección de disparo (tripping direction) pero demasiado baja para operar un relé de disparo (tripping relay). Para cualquiera de estos, el disparo (tripping) en otros terminales no sería bloqueado, pero el disparo en A tendría que esperar hasta que los actuadores (breakers) en B disparen (tripped), asumiendo que entonces habría una redistribución de mucha corriente de falla en A para causar el disparo (tripping) ahí.
Otra circunstancia en la cual la corriente de falla puede ser demasiado baja se muestra en la figura 10. Aquí, la corriente intermedia, o “el efecto de impedancia mutua”, como a veces es llamada, puede prevenir el disparo (tripping) tanto en B como en C. Además, el disparo (tripping) de los actuadores (breakers) en A no puede aliviar la inhabilidad del disparo (tripping) en los actuadores (breakers) en B y en C, de modo que el disparo secuencial aún no pueda ser posible.
Otra circunstancia en la cual la corriente de falla puede ser demasiado baja se muestra en la figura 10. Aquí, la corriente intermedia, o “el efecto de impedancia mutua”, como a veces es llamada, puede prevenir el disparo (tripping) tanto en B como en C. Además, el disparo (tripping) de los actuadores (breakers) en A no puede aliviar la inhabilidad del disparo (tripping) en los actuadores (breakers) en B y en C, de modo que el disparo secuencial aún no pueda ser posible.
FIGURA 10
Como mencionamos antes, el disparo remoto (remote tripping) no es una solución completa para el problema. El comienzo de portadores instantáneos de bajo voltaje o relés de disparo son soluciones si sus ajustes pueden ser coordinados con los de otros relés.
“los defectos de los relés bloqueadores no direccionales (shortcomings of non-directional bloquing relays) ”. Algunos equipos de comparación direccional usan los relés de sobrecorriente no direccional o los relés de impedancia para iniciar el portador. De vez en cuando, tales equipos bloquean el disparo (tripping) para una falla interna porque la corriente o la impedancia aparente hace caer el punto de operación del relé de bloqueo (blocking relay) y el relé de disparo(tripping relay) en el mismo terminal. Básicamente, el ajuste del punto de operación (pickup) de los relés bloqueadores (blocking relay) en un terminal dado tiene que coordinar con los ajustes del punto de operación (pickup) de los relés de disparo (tripping relay) en otros terminales. Sin embargo, cuando los relés de bloqueo no direccionales (non-directional blocking relays) son usados, la coordinación también debe ser obtenida entre los ajustes del punto de operación (pick up) de relés de bloqueo (blocking relays) y del relé de disparo (tripping relay) en el mismo terminal. Tal circunstancia puede existir cuando hay corriente insuficiente o una muy alta aparente impedancia para causar el disparo (tripping) en un terminal dado hasta después que otro terminal dispare, como en uno de los casos precedentes. Sin embargo, si un relé de bloqueo en el terminal dado operara, esto bloquearía el disparo (tripping) en otros terminales; esta situación persistiría hasta que un relé de respaldo operara para causar el disparo (tripping) en otro terminal que permita al relé de disparo (tripping relay) dado operar. La mejor solución para este problema es usar los relés de bloqueo direccional (direccional blocking relays).
“Los Problemas Mixtos de Coordinación de Bloqueo y Sensibilidades de disparo”. Es necesario que la coordinación entre el bloqueo y la sensibilidad de disparo (tripping) sea analizada cuidadosamente no sólo para la operación multiterminal sino también cuando una línea sea manejada con uno o varios terminales abiertos. Debido a la eliminación de fuentes intermedias de corrientes, tal operación puede aumentar el alcance de los relés de disparo (tripping relays) en un terminal; hay que estar seguro que estos relés no excedan a los relés de bloqueo (blocking relays) en otro terminal.
“los defectos de los relés bloqueadores no direccionales (shortcomings of non-directional bloquing relays) ”. Algunos equipos de comparación direccional usan los relés de sobrecorriente no direccional o los relés de impedancia para iniciar el portador. De vez en cuando, tales equipos bloquean el disparo (tripping) para una falla interna porque la corriente o la impedancia aparente hace caer el punto de operación del relé de bloqueo (blocking relay) y el relé de disparo(tripping relay) en el mismo terminal. Básicamente, el ajuste del punto de operación (pickup) de los relés bloqueadores (blocking relay) en un terminal dado tiene que coordinar con los ajustes del punto de operación (pickup) de los relés de disparo (tripping relay) en otros terminales. Sin embargo, cuando los relés de bloqueo no direccionales (non-directional blocking relays) son usados, la coordinación también debe ser obtenida entre los ajustes del punto de operación (pick up) de relés de bloqueo (blocking relays) y del relé de disparo (tripping relay) en el mismo terminal. Tal circunstancia puede existir cuando hay corriente insuficiente o una muy alta aparente impedancia para causar el disparo (tripping) en un terminal dado hasta después que otro terminal dispare, como en uno de los casos precedentes. Sin embargo, si un relé de bloqueo en el terminal dado operara, esto bloquearía el disparo (tripping) en otros terminales; esta situación persistiría hasta que un relé de respaldo operara para causar el disparo (tripping) en otro terminal que permita al relé de disparo (tripping relay) dado operar. La mejor solución para este problema es usar los relés de bloqueo direccional (direccional blocking relays).
“Los Problemas Mixtos de Coordinación de Bloqueo y Sensibilidades de disparo”. Es necesario que la coordinación entre el bloqueo y la sensibilidad de disparo (tripping) sea analizada cuidadosamente no sólo para la operación multiterminal sino también cuando una línea sea manejada con uno o varios terminales abiertos. Debido a la eliminación de fuentes intermedias de corrientes, tal operación puede aumentar el alcance de los relés de disparo (tripping relays) en un terminal; hay que estar seguro que estos relés no excedan a los relés de bloqueo (blocking relays) en otro terminal.
FIGURA11
Las figuras 11 y 12 muestran dos condiciones extremas de operación para una línea de tres terminales. Para la figura 11, la corriente en los relés de bloqueo (blocking relays) en el terminal B es dos veces mayor que las corrientes en los relés de disparo (tripping relays) en A o en C; para la figura 12, la corriente en los relés de bloqueo (blocking relays) en B y en C es solo la mitad de la corriente en el relé de disparo (tripping relays) en A.
Incluso los extremos más grandes podían existir para líneas con más de tres terminales.
Incluso los extremos más grandes podían existir para líneas con más de tres terminales.
FIGURA 12
“La necesidad de un cegador (blinder) sobre la pérdida de sincronismo del relé de bloqueo”. Si los relés de disparo de fase (phase tripping relays) en el terminal A de la figura13 no pueden operar hasta después que el Terminal B dispare por la falla localizada en P, un relé de impedancia de ángulo (angle-impedance relay) suplementario debería ser usado para proveer un cegador (blinder) para la pérdida de sincronismo del relé de bloqueo. La necesidad de este cegador (blinder) se muestra en la figura 14.
El punto P1 representa el modo en que la primera aparece para los relés de disparo (tripping relay) y para los relés de bloqueo (bloquing relay) en A, y el punto P2 representa la apariencia de la falla después del disparo (tripped) de B.
El punto P1 representa el modo en que la primera aparece para los relés de disparo (tripping relay) y para los relés de bloqueo (bloquing relay) en A, y el punto P2 representa la apariencia de la falla después del disparo (tripped) de B.
FIGURA13
Se nota que esta secuencia establecerá el bloqueo local en A por el relé de pérdida de sincronismo (loss-synchronism relay), y, consecuentemente, el disparo (tripping) ahí solo pueda ocurrir en la tercera zona de tiempo.
La figura14 muestra como la característica modifica las operaciones características del relé de bloqueo de modo que cuando la falla primero ocurra esta no cumpla los requerimientos para el segundo paso en la secuencia de operaciones necesarias para establecer el bloqueo de la pérdida de sincronismo.
El área de bloqueo efectivo es mostrada con rayas (sombreadas).
La figura14 muestra como la característica modifica las operaciones características del relé de bloqueo de modo que cuando la falla primero ocurra esta no cumpla los requerimientos para el segundo paso en la secuencia de operaciones necesarias para establecer el bloqueo de la pérdida de sincronismo.
El área de bloqueo efectivo es mostrada con rayas (sombreadas).
FIGURA14
“Equipos de bloqueo de terminales en terminales de Carga”. En terminales detrás del cual no hay ninguna fuente de generación, solo se puede requerir equipo de bloqueo. Se requiere tal equipo si los relés de alta velocidad en cualquiera de los terminales principales son muy sensibles como para funcionar por una falla de bajo voltaje en tal terminal de carga. El equipo de bloqueo de Terminal consiste en relés instantáneos de sobrecorriente, energizados desde las CT’s sobre el lado de alto voltaje del banco de transformadores de potencia y la transmisión de portadores de corriente. Los relés de sobrecorriente comienzan la transmisión del portador de corriente para bloquear el disparo en los terminales principales para fallas de bajo voltaje en el terminal de carga o para la corriente inrush de magnetización del terminal de carga del banco de transformadores de potencia.
Como se describe en la protección de comparación de fase, el disparo remoto de los actuadores de un relé diferencial de terminal bloqueado de un transformador de potencia en los terminales principales puede lograr subir el canal del portador de corriente.
2.4.2.3) EFECTO DE LOS TRANSITORIOS
La protección de comparación direccional que usa relés a tierra de alta velocidad energizados en cantidades desde la fase de secuencia cero es expuesta a más posibilidades de “misoperatión” que la protección de comparación de fase. La referencia 6 describe una multitud de las cosas que tienden a engañar tales relés de tierra. Sin embargo, equipos convencionales de protección direccional tienen ciertos rasgos, desarrollados como consecuencia de la experiencia, que reduce al mínimo cualquier tendencia hacia la “misoperation”. Tales rasgos son: (1) sensibilidad limitada, (2) el retraso de tiempo leve de los relés auxiliares, (y 3) la prolongación de un portador de corriente que bloquea la señal para varios ciclos después de que un relé opere para tratar de cerrarlo. También, el tipo de inducción de unidades direccionales tanto en el inicio del portador como en las funciones de disparo (tripping) hace las unidades insensibles a transitorios en sólo una de las cantidades de operaciones.
Relés de distancia a tierra, que responden a la impedancia de fase de secuencia positiva, para controlar la transmisión del portador de corriente y para disparar (tripping) eliminan el problema de “misoperation” sobre los transitorios.
2.4.3) FASE COMBINADA Y COMPARACIÓN DIRECCIONAL
La protección de comparación direccional (directional-comparison relaying) que usa relés direccionales a tierra (direccional-ground relays) puede operar indeseablemente si hay inducción mutua suficiente con un circuito de potencia cercano. Los relés direccionales a tierra (direccional-ground relays) “misoperate” porque su polarización es desfavorablemente afectada, como será descrita más tarde. Esto parecería indicar la conveniencia de protección de comparación de fase a la cual no le afecta la inducción mutua. Si la comparación de fase fuera completamente aplicable, esto sería una solución buena. Sin embargo, de vez en cuando esto no tiene la sensibilidad suficiente para fallas de fase, aunque fuera completamente satisfactoria para fallas a tierra.
Bajo estas circunstancias se escoge la combinación de protecciones de fase y de comparación direccional. El principio de comparación direccional se usa para fallas de fase y el principio de comparación de fase se usa para fallas a tierra. Como el transmisor de portador de corriente y el receptor son usados en común, el equipo es sólo un poco más caro que el de comparación direccional solo. A propósito, el equipo de falla a tierra de comparación de fase es menos afectado por la mayor parte de las condiciones transitorias que afectan los relés direccionales e tierra.
Como se describe en la protección de comparación de fase, el disparo remoto de los actuadores de un relé diferencial de terminal bloqueado de un transformador de potencia en los terminales principales puede lograr subir el canal del portador de corriente.
2.4.2.3) EFECTO DE LOS TRANSITORIOS
La protección de comparación direccional que usa relés a tierra de alta velocidad energizados en cantidades desde la fase de secuencia cero es expuesta a más posibilidades de “misoperatión” que la protección de comparación de fase. La referencia 6 describe una multitud de las cosas que tienden a engañar tales relés de tierra. Sin embargo, equipos convencionales de protección direccional tienen ciertos rasgos, desarrollados como consecuencia de la experiencia, que reduce al mínimo cualquier tendencia hacia la “misoperation”. Tales rasgos son: (1) sensibilidad limitada, (2) el retraso de tiempo leve de los relés auxiliares, (y 3) la prolongación de un portador de corriente que bloquea la señal para varios ciclos después de que un relé opere para tratar de cerrarlo. También, el tipo de inducción de unidades direccionales tanto en el inicio del portador como en las funciones de disparo (tripping) hace las unidades insensibles a transitorios en sólo una de las cantidades de operaciones.
Relés de distancia a tierra, que responden a la impedancia de fase de secuencia positiva, para controlar la transmisión del portador de corriente y para disparar (tripping) eliminan el problema de “misoperation” sobre los transitorios.
2.4.3) FASE COMBINADA Y COMPARACIÓN DIRECCIONAL
La protección de comparación direccional (directional-comparison relaying) que usa relés direccionales a tierra (direccional-ground relays) puede operar indeseablemente si hay inducción mutua suficiente con un circuito de potencia cercano. Los relés direccionales a tierra (direccional-ground relays) “misoperate” porque su polarización es desfavorablemente afectada, como será descrita más tarde. Esto parecería indicar la conveniencia de protección de comparación de fase a la cual no le afecta la inducción mutua. Si la comparación de fase fuera completamente aplicable, esto sería una solución buena. Sin embargo, de vez en cuando esto no tiene la sensibilidad suficiente para fallas de fase, aunque fuera completamente satisfactoria para fallas a tierra.
Bajo estas circunstancias se escoge la combinación de protecciones de fase y de comparación direccional. El principio de comparación direccional se usa para fallas de fase y el principio de comparación de fase se usa para fallas a tierra. Como el transmisor de portador de corriente y el receptor son usados en común, el equipo es sólo un poco más caro que el de comparación direccional solo. A propósito, el equipo de falla a tierra de comparación de fase es menos afectado por la mayor parte de las condiciones transitorias que afectan los relés direccionales e tierra.
FIGURA15
Si los relés de distancia a tierra fueran usados en el equipo de comparación direccional en vez de los relés direccionales a tierra, sería innecesario recurrir a la combinación de equipos de fase y comparación direccional. Sin embargo, sería algo más caro, pero esto proporcionaría la mejor protección de respaldo.
2.4.3.1) EL EFECTO DE INDUCCIÓN MUTUA SOBRE RELES DIRECCIONALES A TIERRA
La figura 15 ilustra el principio fundamental involucrado en la operación indeseada de relés direccionales a tierra. Como se muestra en la figura 15, la corriente If de falla fluyendo en una línea cercana causa la corriente Im por la inducción mutua. La corriente inducida circula completamente por el banco de transformadores de potencia con neutros aterrados en los finales de la línea y tierra, como se muestra. La dificultad es que los relés direccionales a tierra en ambos finales de la línea tienden a funcionar bajo tales circunstancias. En la ubicación B, la corriente de polarización fluye de tierra al neutro aterrado del transformador de potencia y de la barra a la línea; esto es lo mismo como para una falla a tierra sobre la línea para la cual se planee operar con relés direccionales a tierra. El hecho que, al final de A, las corrientes son invertidas en lo que concierne a las direcciones en B lo cual también produce una tendencia de disparo (tripping).
Las mismas tendencias de operaciones existirían si los relés fueran polarizados por voltaje. En otras palabras, la fase de la cantidad de polarización no es independiente de la dirección de flujo de corriente en la línea, como es cuando un cortocircuito ocurre en la línea o más allá de ella o al final de ella.
2.4.3.1) EL EFECTO DE INDUCCIÓN MUTUA SOBRE RELES DIRECCIONALES A TIERRA
La figura 15 ilustra el principio fundamental involucrado en la operación indeseada de relés direccionales a tierra. Como se muestra en la figura 15, la corriente If de falla fluyendo en una línea cercana causa la corriente Im por la inducción mutua. La corriente inducida circula completamente por el banco de transformadores de potencia con neutros aterrados en los finales de la línea y tierra, como se muestra. La dificultad es que los relés direccionales a tierra en ambos finales de la línea tienden a funcionar bajo tales circunstancias. En la ubicación B, la corriente de polarización fluye de tierra al neutro aterrado del transformador de potencia y de la barra a la línea; esto es lo mismo como para una falla a tierra sobre la línea para la cual se planee operar con relés direccionales a tierra. El hecho que, al final de A, las corrientes son invertidas en lo que concierne a las direcciones en B lo cual también produce una tendencia de disparo (tripping).
Las mismas tendencias de operaciones existirían si los relés fueran polarizados por voltaje. En otras palabras, la fase de la cantidad de polarización no es independiente de la dirección de flujo de corriente en la línea, como es cuando un cortocircuito ocurre en la línea o más allá de ella o al final de ella.
FIGURA16
Uno inmediatamente puede ver la importancia de las circunstancias precedentes cuando la protección piloto de comparación direccional (direccional-comparison pilot relaying) está implicado. Ya que los relés direccionales a tierra en ambos finales del circuito tienen una tendencia al disparo (tripping), si la corriente inducida es bastante alta para operar los relés, el circuito será disparado (tripped) indeseablemente.
Las condiciones de la figura 15 son extremas en vista del hecho que la sección de línea en la cual flujos de corriente inducida directamente no pueden contribuir con la corriente de cortocircuito a otro circuito. Sin embargo, esto no es una situación imposible. Esto puede existir siempre que eléctricamente circuitos independientes estén estrechamente en paralelo, o en un caso como el ilustrado en la figura16. Aunque estos dos circuitos son paralelos al final de ellos, son independientes.
Las condiciones de la figura 15 son extremas en vista del hecho que la sección de línea en la cual flujos de corriente inducida directamente no pueden contribuir con la corriente de cortocircuito a otro circuito. Sin embargo, esto no es una situación imposible. Esto puede existir siempre que eléctricamente circuitos independientes estén estrechamente en paralelo, o en un caso como el ilustrado en la figura16. Aunque estos dos circuitos son paralelos al final de ellos, son independientes.
FIGURA17
Las situaciones que son más apropiadas se ilustran en la figura 17. Es sólo necesario que en cualquier caso de esta figura que el actuador (breaker) de la línea defectuosa este abierto al final donde las líneas son normalmente paralelas, en orden para tener la condición que puede producir una tendencia de disparo (tripping) indeseable de los relés a tierra direccionales de la línea intacta (sound line). Este seccionador (breaker) puede estar abierto porque ya a sido disparado (tripped) por sus relés protectores inmediatamente ocurrida la falla y antes de que el actuador (breaker) en el otro final pudiera disparar (trip), o porque la línea había estado abierta a ambos finales y el actuador (breaker) en el otro final volvió a cerrar (reclosed) primero ante una falla persistente. No sólo los elementos direccionales a ambos finales de la línea intacta (sound line) permiten el disparo (tripping), ya que la magnitud de la corriente pueda ser bastante grande de modo que no fuera obtenida una correcta selectividad.
A veces es aún innecesario que el actuador o seccionador de la línea defectuosa este abierto Si el efecto de inducción mutua es bastante grande, esto puede vencer la tendencia de la línea sin falla de suministrar corriente a la falla y en realidad invertir la dirección de su corriente.
Aparte de la protección de comparación de fase (pase-comparison relaying) o de los relés direccionales de distancia a tierra (directional ground distance relays), otras soluciones para este problema puede ser algunas veces encontradas. La corriente de fase de secuencia cero o el voltaje en los finales del circuito fallido puede ser mas grande que en los correspondientes finales del circuito no fallido, así un relé puede ser ubicado para balancear los parámetros correspondientes y permita solo disparar (tripping) cuando estas cantidades sean muy grandes. Otra posible solución es hacer paralelas las CT’s en los neutros de los transformadores de potencia, como, por ejemplo, en X y en Y de la figura 17, y usar la corriente resultante para polarizar los relés direccionales de ambas lineas al final. En el otro final de los circuitos de la figura 17, un CT en el neutro de uno de los bancos de transformadores de potencia mostrado en Z sería suficiente para los reéls direccionales a tierra (directional-ground relays) de ambas líneas; o el voltaje de polarización podría ser usado en este final.
Los terminales de la línea deben estar muy separados en un final, ello haría imposible de emplear las alternativas para la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) que han sido descritas. Una alternativa restante debería determinar si la magnitud de la corriente de fase de secuencia cero o el voltaje en los finales de las líneas no pudiera ser usada solo para permitir la operación, sujeta al control direccional, sólo si la magnitud fuera bastante alta. Otra posibilidad es la de aprovechar el hecho que los voltajes de fase a neutro del circuito en cual los flujos inducidos de corriente no son por lo general tan bajos durante la condición de corriente inducida como ellos mientras haya una falla a tierra sobre la línea en sí misma.
En el capítulo 13 mencionamos que un relé direccional a tierra de fase de secuencia negativa (negative-phase-sequence directional-ground) no es afectado por la inducción mutua. Sin embargo, tal relé tiene otras desventajas, como lo mencionamos también, lo cual hace que busquemos alguna otra alternativa..
2.4.4) TODO EL EQUIPO ELECTRONICO DE COMPARACION DIRECCIONAL
Todo el equipo de comparación direccional, incluyendo la distancia de fase electrónica y relés direccionales a tierra, ha estado en servicio desde 1953. El promedio de el tiempo de operación de este equipo es 5/8 de un ciclo con un máximo de 1.0 ciclo, comparado con 1.0 a 3.0 ciclos para el equipo de relé convencional electromecánico.
Tales velocidades de operación tarde o temprano se hacen necesarias, no sólo para mantener la estabilidad cuando las fallas ocurran, sino también para reducir al mínimo el daño de las concentraciones de corriente de corto circuito.
Los procedimientos de aplicación y problemas son los mismos que aquellos descritos para el equipo electromecánico.
2.4.4.1) MICROONDA
Un piloto de microondas es usado para la protección sólo cuando el equipo de protección puede compartir el canal con muchos otros servicios; no es económicamente justificable solo para la protección si el portador de corriente o de cable piloto es aplicable.
La microonda es completamente apropiada aunque no sea tan confiable como el portador de corriente para objetivos de protección; esto es en parte debido al trazado complejo del circuito y al número grande de tubos implicados, y también debido al número grande de servicios en el mismo canal de microondas. Cuando las estaciones de repetición son necesarias, la complejidad prácticamente se duplica con la pérdida adicional de confiabilidad. Desde luego, uno comprende que las exigencias de protección en cuanto a la confiabilidad son en ciertos aspectos más severas que las exigencias de otros servicios que usan el canal microondas. Cualquier lapso en la señal cuando una falla ocurra es inaceptable.
La microonda tiene ciertas ventajas teóricas sobre el portador de corriente porque es disociado de la línea de potencia. Pero su única verdadera ventaja está en la conexión con el disparo remoto (remote tripping), lo cual será considerado más tarde. De vez en cuando, la microonda es útil cuando la atenuación es demasiado alta para el portador de corriente, tal como en un circuito de cables eléctricos, pero aún allí la microonda probablemente no sería seleccionada a no ser que hubiera muchos otros empleos además de la propia protección.
Los mismos equipos de protección que son usados con un portador de corriente piloto también son usados con un piloto de microondas. Por lo tanto, las consideraciones de aplicación hasta ahora son las mismas que el equipo de protección.
2.4.4.2) EL CANAL DE MICROONDAS
El canal de microondas es un sistema de operación de radio visión de la línea sobre una banda de frecuencia en los Estados Unidos asignados por la Comisión Federal de Comunicaciones en la gama de 950 a 30,000 megaciclos. Tal sistema requiere que una línea directa de una antena a otra arriba sea objetos interventores, preferentemente hacia 50 pies. Esto por lo general limita la distancia entre antenas a aproximadamente 20 a 50 millas, según la topografía de la tierra. Donde requieren un canal más largo, una o varias estaciones repetidoras pueden ser necesarias. Una estación repetidora dobla la base del canal del equipo; pero sólo una torre adicional es necesaria; de ahí, que el coste de un canal microondas es dependiente de su longitud.
Esto es la práctica para usar el equipo de reserva automáticamente cambiando el servicio en el caso de que el equipo regular fallara.
Para la protección que no puede tolerar ni siquiera un momento la interrupción cuando una falla ocurra, la operación de un sistema de potencia de fuente a-c no es aceptable. Es necesario proporcionar un generador a-c que funcione con las baterías de la estación, o con un equipo d-c de operación. Esto se hace más que un problema en una estación de repetición donde una fuente de batería es conveniente de otra manera no estaría disponible.
Para objetivos de protección, la práctica debe modular la frecuencia de las microondas directamente por cualquiera de los métodos habituales, como, por ejemplo, por un supuesto “tono”. Tal tono está a un voltaje de única frecuencia en el rango de audio. Los tonos encima del rango de audio son preferidos porque la constante de tiempo de su filtro es más corta, y por lo tanto es innecesario retrasar el disparo (tripping) para permitir al tiempo a la salida de receptor aumentar suficientemente para bloquear el disparo (tripping).
2.4.4.2) DISPARO REMOTO (REMOTE TRIPPING)
La ventaja principal de las microondas para la protección consiste en que la presencia de una falla sobre la línea protegida no interferirá con la transmisión de una señal de disparo remoto (remote tripping).
Para la protección de líneas de tres terminales, hay circunstancias en que los relés en un terminal dado no pueden operar para disparar (triiping) sus actuadores (breakers) hasta después que otros actuadores (breakers) disparen (trip) en otros terminales. Con la microonda, los primeros relés a operar pueden causar la transmisión de una señal de disparo (tripping) a otro terminal y así eliminar parte del retraso de tiempo de disparo (tripping) secuencial de este otro terminal.
Esta capacidad de realizar disparos remotos sin obstáculos por una falla hace posible el empleo de un principio diferente para la protección de líneas. Para aplicar este principio, primero es necesario que las altas zonas de los relés en todos los terminales se superpongan para todas las fallas de tal modo que, para cualquier falla, los relés de al menos un terminal siempre funcione a una alta velocidad.
Luego, si organizan cada terminal para transmitir una señal de disparo al otro terminal, prácticamente ocurrirá en simultáneo disparos (tripping) a una alta velocidad en todos los terminales; el disparo remoto (remote tripping) será retrasado aproximadamente de 2 a 3 ciclos. Desde luego, cada terminal es aun libre de disparar (tripping) a alta velocidad independientemente del equipo de disparo remoto (remote tripping) siempre que una falla ocurra dentro de aquella zona de terminales de alta velocidad de disparo (high-speed-tripping zone). Este principio elimina la necesidad de relés de bloqueo (blocking relays), pero esto a menudo requiere relés de distancia para las fases y protección de fallas a tierra. Donde se requiera el disparo remoto (remote tripping) para usos multi-terminales, este tipo de protección tendría una gran aplicación; de otra manera, el retraso del tiempo añadido para ciertas fallas desalentaría su uso general donde el disparo (tripping) simultáneo de alta velocidad es posible con la comparación direccional. A propósito, el principio precedente puede ser aplicado a un sistema de cables piloto por el empleo de tonos.
2.4.4.3) RECIERRE (RECLOSING) DE ALTA VELOCIDAD
El recierre (reclosing) automático de alta velocidad de los actuadores (breakers) en líneas de transmisión después de que ellos disparen (tripped) para eliminar una falla es generalmente posible sólo con la protección piloto, porque sólo la protección piloto es capaz de causar que todos los terminales de la disparen (tripping) a una alta velocidad y prácticamente en simultáneo. Con tal disparo y recierre a alta velocidad, los generadores no tienen tiempo de oscilar muy lejos fuera de la fase., y por lo tanto ninguna comprobación de sincronismo es necesaria antes del recierre. Las experiencias de tal recierre de alta velocidad (o recierre de ultra alta velocidad como es llamado) han sido excelentes.
Generalmente, las tres fases son disparadas y cerradas de nuevo para cualquier clase de falla. Raras veces, sin embargo, tal conmutación de tres fases no puede ser usada, pero es posible usar la conmutación monofásica como ventaja. Tal posibilidad existe cuando hay sólo una línea que une una central hidroeléctrica a su sistema. Si aproximadamente el 25 % o más de la carga sobre la central eléctrica son dejados caer cuando una línea es disparada (tripped), los generadores se apresurarán demasiado para permitir un recierre de alta velocidad. Pero para fallas monofásicas a tierra, si sólo la fase defectuosa es disparada (tripped) y cerrada de nuevo, la estabilidad a menudo puede ser mantenida; para cualquier otra clase de falla, las tres fases son disparadas (tripped), pero no son cerradas de nuevo. La conmutación monofásica puede ser realizada por equipos de protección convencional por la adición de “relés selectores de fase” (phase-selector relays).
Los recierres de alta velocidad son permitidos sólo cuando el disparo de alta velocidad es causado por la operación del equipo piloto o por las unidades de la primera zona de los relés de distancia. Cuando el disparo (tripping) es causado por cualquier otra unidad, el recierre automático es bloqueado hasta no ser liberado en la zona por un operador o remotamente por el control de supervisión.
A veces es aún innecesario que el actuador o seccionador de la línea defectuosa este abierto Si el efecto de inducción mutua es bastante grande, esto puede vencer la tendencia de la línea sin falla de suministrar corriente a la falla y en realidad invertir la dirección de su corriente.
Aparte de la protección de comparación de fase (pase-comparison relaying) o de los relés direccionales de distancia a tierra (directional ground distance relays), otras soluciones para este problema puede ser algunas veces encontradas. La corriente de fase de secuencia cero o el voltaje en los finales del circuito fallido puede ser mas grande que en los correspondientes finales del circuito no fallido, así un relé puede ser ubicado para balancear los parámetros correspondientes y permita solo disparar (tripping) cuando estas cantidades sean muy grandes. Otra posible solución es hacer paralelas las CT’s en los neutros de los transformadores de potencia, como, por ejemplo, en X y en Y de la figura 17, y usar la corriente resultante para polarizar los relés direccionales de ambas lineas al final. En el otro final de los circuitos de la figura 17, un CT en el neutro de uno de los bancos de transformadores de potencia mostrado en Z sería suficiente para los reéls direccionales a tierra (directional-ground relays) de ambas líneas; o el voltaje de polarización podría ser usado en este final.
Los terminales de la línea deben estar muy separados en un final, ello haría imposible de emplear las alternativas para la protección de comparación de fase (phase-comparison relaying) que han sido descritas. Una alternativa restante debería determinar si la magnitud de la corriente de fase de secuencia cero o el voltaje en los finales de las líneas no pudiera ser usada solo para permitir la operación, sujeta al control direccional, sólo si la magnitud fuera bastante alta. Otra posibilidad es la de aprovechar el hecho que los voltajes de fase a neutro del circuito en cual los flujos inducidos de corriente no son por lo general tan bajos durante la condición de corriente inducida como ellos mientras haya una falla a tierra sobre la línea en sí misma.
En el capítulo 13 mencionamos que un relé direccional a tierra de fase de secuencia negativa (negative-phase-sequence directional-ground) no es afectado por la inducción mutua. Sin embargo, tal relé tiene otras desventajas, como lo mencionamos también, lo cual hace que busquemos alguna otra alternativa..
2.4.4) TODO EL EQUIPO ELECTRONICO DE COMPARACION DIRECCIONAL
Todo el equipo de comparación direccional, incluyendo la distancia de fase electrónica y relés direccionales a tierra, ha estado en servicio desde 1953. El promedio de el tiempo de operación de este equipo es 5/8 de un ciclo con un máximo de 1.0 ciclo, comparado con 1.0 a 3.0 ciclos para el equipo de relé convencional electromecánico.
Tales velocidades de operación tarde o temprano se hacen necesarias, no sólo para mantener la estabilidad cuando las fallas ocurran, sino también para reducir al mínimo el daño de las concentraciones de corriente de corto circuito.
Los procedimientos de aplicación y problemas son los mismos que aquellos descritos para el equipo electromecánico.
2.4.4.1) MICROONDA
Un piloto de microondas es usado para la protección sólo cuando el equipo de protección puede compartir el canal con muchos otros servicios; no es económicamente justificable solo para la protección si el portador de corriente o de cable piloto es aplicable.
La microonda es completamente apropiada aunque no sea tan confiable como el portador de corriente para objetivos de protección; esto es en parte debido al trazado complejo del circuito y al número grande de tubos implicados, y también debido al número grande de servicios en el mismo canal de microondas. Cuando las estaciones de repetición son necesarias, la complejidad prácticamente se duplica con la pérdida adicional de confiabilidad. Desde luego, uno comprende que las exigencias de protección en cuanto a la confiabilidad son en ciertos aspectos más severas que las exigencias de otros servicios que usan el canal microondas. Cualquier lapso en la señal cuando una falla ocurra es inaceptable.
La microonda tiene ciertas ventajas teóricas sobre el portador de corriente porque es disociado de la línea de potencia. Pero su única verdadera ventaja está en la conexión con el disparo remoto (remote tripping), lo cual será considerado más tarde. De vez en cuando, la microonda es útil cuando la atenuación es demasiado alta para el portador de corriente, tal como en un circuito de cables eléctricos, pero aún allí la microonda probablemente no sería seleccionada a no ser que hubiera muchos otros empleos además de la propia protección.
Los mismos equipos de protección que son usados con un portador de corriente piloto también son usados con un piloto de microondas. Por lo tanto, las consideraciones de aplicación hasta ahora son las mismas que el equipo de protección.
2.4.4.2) EL CANAL DE MICROONDAS
El canal de microondas es un sistema de operación de radio visión de la línea sobre una banda de frecuencia en los Estados Unidos asignados por la Comisión Federal de Comunicaciones en la gama de 950 a 30,000 megaciclos. Tal sistema requiere que una línea directa de una antena a otra arriba sea objetos interventores, preferentemente hacia 50 pies. Esto por lo general limita la distancia entre antenas a aproximadamente 20 a 50 millas, según la topografía de la tierra. Donde requieren un canal más largo, una o varias estaciones repetidoras pueden ser necesarias. Una estación repetidora dobla la base del canal del equipo; pero sólo una torre adicional es necesaria; de ahí, que el coste de un canal microondas es dependiente de su longitud.
Esto es la práctica para usar el equipo de reserva automáticamente cambiando el servicio en el caso de que el equipo regular fallara.
Para la protección que no puede tolerar ni siquiera un momento la interrupción cuando una falla ocurra, la operación de un sistema de potencia de fuente a-c no es aceptable. Es necesario proporcionar un generador a-c que funcione con las baterías de la estación, o con un equipo d-c de operación. Esto se hace más que un problema en una estación de repetición donde una fuente de batería es conveniente de otra manera no estaría disponible.
Para objetivos de protección, la práctica debe modular la frecuencia de las microondas directamente por cualquiera de los métodos habituales, como, por ejemplo, por un supuesto “tono”. Tal tono está a un voltaje de única frecuencia en el rango de audio. Los tonos encima del rango de audio son preferidos porque la constante de tiempo de su filtro es más corta, y por lo tanto es innecesario retrasar el disparo (tripping) para permitir al tiempo a la salida de receptor aumentar suficientemente para bloquear el disparo (tripping).
2.4.4.2) DISPARO REMOTO (REMOTE TRIPPING)
La ventaja principal de las microondas para la protección consiste en que la presencia de una falla sobre la línea protegida no interferirá con la transmisión de una señal de disparo remoto (remote tripping).
Para la protección de líneas de tres terminales, hay circunstancias en que los relés en un terminal dado no pueden operar para disparar (triiping) sus actuadores (breakers) hasta después que otros actuadores (breakers) disparen (trip) en otros terminales. Con la microonda, los primeros relés a operar pueden causar la transmisión de una señal de disparo (tripping) a otro terminal y así eliminar parte del retraso de tiempo de disparo (tripping) secuencial de este otro terminal.
Esta capacidad de realizar disparos remotos sin obstáculos por una falla hace posible el empleo de un principio diferente para la protección de líneas. Para aplicar este principio, primero es necesario que las altas zonas de los relés en todos los terminales se superpongan para todas las fallas de tal modo que, para cualquier falla, los relés de al menos un terminal siempre funcione a una alta velocidad.
Luego, si organizan cada terminal para transmitir una señal de disparo al otro terminal, prácticamente ocurrirá en simultáneo disparos (tripping) a una alta velocidad en todos los terminales; el disparo remoto (remote tripping) será retrasado aproximadamente de 2 a 3 ciclos. Desde luego, cada terminal es aun libre de disparar (tripping) a alta velocidad independientemente del equipo de disparo remoto (remote tripping) siempre que una falla ocurra dentro de aquella zona de terminales de alta velocidad de disparo (high-speed-tripping zone). Este principio elimina la necesidad de relés de bloqueo (blocking relays), pero esto a menudo requiere relés de distancia para las fases y protección de fallas a tierra. Donde se requiera el disparo remoto (remote tripping) para usos multi-terminales, este tipo de protección tendría una gran aplicación; de otra manera, el retraso del tiempo añadido para ciertas fallas desalentaría su uso general donde el disparo (tripping) simultáneo de alta velocidad es posible con la comparación direccional. A propósito, el principio precedente puede ser aplicado a un sistema de cables piloto por el empleo de tonos.
2.4.4.3) RECIERRE (RECLOSING) DE ALTA VELOCIDAD
El recierre (reclosing) automático de alta velocidad de los actuadores (breakers) en líneas de transmisión después de que ellos disparen (tripped) para eliminar una falla es generalmente posible sólo con la protección piloto, porque sólo la protección piloto es capaz de causar que todos los terminales de la disparen (tripping) a una alta velocidad y prácticamente en simultáneo. Con tal disparo y recierre a alta velocidad, los generadores no tienen tiempo de oscilar muy lejos fuera de la fase., y por lo tanto ninguna comprobación de sincronismo es necesaria antes del recierre. Las experiencias de tal recierre de alta velocidad (o recierre de ultra alta velocidad como es llamado) han sido excelentes.
Generalmente, las tres fases son disparadas y cerradas de nuevo para cualquier clase de falla. Raras veces, sin embargo, tal conmutación de tres fases no puede ser usada, pero es posible usar la conmutación monofásica como ventaja. Tal posibilidad existe cuando hay sólo una línea que une una central hidroeléctrica a su sistema. Si aproximadamente el 25 % o más de la carga sobre la central eléctrica son dejados caer cuando una línea es disparada (tripped), los generadores se apresurarán demasiado para permitir un recierre de alta velocidad. Pero para fallas monofásicas a tierra, si sólo la fase defectuosa es disparada (tripped) y cerrada de nuevo, la estabilidad a menudo puede ser mantenida; para cualquier otra clase de falla, las tres fases son disparadas (tripped), pero no son cerradas de nuevo. La conmutación monofásica puede ser realizada por equipos de protección convencional por la adición de “relés selectores de fase” (phase-selector relays).
Los recierres de alta velocidad son permitidos sólo cuando el disparo de alta velocidad es causado por la operación del equipo piloto o por las unidades de la primera zona de los relés de distancia. Cuando el disparo (tripping) es causado por cualquier otra unidad, el recierre automático es bloqueado hasta no ser liberado en la zona por un operador o remotamente por el control de supervisión.
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