Explicaci贸n del esquema de protecci贸n de barras colectoras

La protecci贸n de barra colectora es un esquema de protecci贸n destinado a proteger la barra colectora de fallas el茅ctricas. Varios alimentadores est谩n conectados a una barra colectora a trav茅s de un disyuntor en cualquiera de las configuraciones de bus, a saber. Disposici贸n de doble barra o esquema de interruptor y medio. El objetivo principal de esta barra colectora es aumentar la confiabilidad del sistema de potencia al mantener la evacuaci贸n de energ铆a en caso de disparo de cualquier alimentador debido a una falla. Entendamos esto en detalle.

La siguiente figura muestra un solo bus al que est谩n conectados cuatro alimentadores. El alimentador-1 es el alimentador del generador. Esto significa que la energ铆a del generador es evacuada por los tres alimentadores restantes, es decir, el alimentador 2, 3 y 4. En caso de que ocurra alguna falla en cualquier alimentador (por ejemplo, en el Alimentador-2), el interruptor CB-2 respectivo se disparar谩. En este caso, la energ铆a del generador ser谩 evacuada a trav茅s de la barra colectora por el Alimentador-3 y 4. As铆 el generador permanecer谩 estable. Pero si sucede que todos los alimentadores, es decir, 2, 3 y 4 disparan, la energ铆a generada no ser谩 evacuada. En este caso, la estaci贸n funcionar谩 con la carga de la casa o disparar谩 su generador. Por lo tanto, est谩 claro de la discusi贸n anterior que la disposici贸n de la barra colectora mejora la confiabilidad del sistema.

Protecci贸n de barras colectoras-definici贸n y esquema

Centr茅monos ahora en la protecci贸n de barras. Suponga que ocurre una falla en el bus como se muestra en la figura a continuaci贸n.

Protecci贸n de barras colectoras-definici贸n y esquema-1

Para proteger el bus de aver铆as, es obligatorio desconectarlo de todas las fuentes de alimentaci贸n lo antes posible. Esto significa que los interruptores CB-1, 2, 3 y 4 deben abrirse durante la actuaci贸n de la protecci贸n de barras. Podr铆as pensar que solo deber铆a abrirse CB-1. Pero en realidad no es as铆. Dado que todos los alimentadores 2, 3 y 4 est谩n conectados a la red, pueden fallar porque la red es una inmensa fuente de energ铆a. As铆, en resumen, todos los alimentadores conectados a la barra deben abrirse ante la actuaci贸n de la protecci贸n de barras. El requisito funcional de la protecci贸n de la barra colectora es desconectar la barra colectora en caso de falla de la barra colectora. Por lo tanto, la protecci贸n de barras es muy importante ya que conduce a la desconexi贸n de todos los alimentadores conectados.

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驴Esquema de protecci贸n de barras o c贸mo funciona la protecci贸n de barras?

El esquema de protecci贸n de barra colectora incorpora un rel茅 diferencial de barra colectora (87) que puede ser un rel茅 diferencial de alta o baja impedancia. Cuando se utiliza un rel茅 diferencial de alta impedancia, se denomina protecci贸n de barra colectora de alta impedancia. De manera similar, cuando se utiliza un rel茅 diferencial de baja impedancia, se denomina protecci贸n de barra colectora de baja impedancia. De todos modos, el rel茅 diferencial se usa para detectar la falla del bus.

Consideremos el esquema de un interruptor y medio para comprender la protecci贸n de la barra colectora. En el esquema de un interruptor y medio, hay dos buses principales: Bus-1 y Bus-2. Dos alimentadores est谩n conectados al bus a trav茅s de dos CB principales y un CB de enlace como se muestra en la figura a continuaci贸n. En la figura a continuaci贸n, CB-1A y CB-1B son el interruptor principal y CB-1C es el interruptor de enlace.

Protecci贸n de barras explicada con un esquema de interruptor y medio

Dos alimentadores 1 y 4 est谩n conectados a Bus-1 y Bus-2 respectivamente. Por lo tanto, en esta disposici贸n de interruptores, se implementar谩n dos protecciones de barras diferentes para proteger el Bus-1 y el Bus-2. La protecci贸n adoptada para proteger el Bus-1 se denomina protecci贸n BB de la Zona-1 y la destinada al Bus-2 se denomina protecci贸n de barras de la Zona-2. El esquema de protecci贸n para la Zona-1 y la Zona-2 es id茅ntico en todos los aspectos. Por lo tanto, para una mejor comprensi贸n, solo nos centraremos en la protecci贸n de zona 1 BB.

Si observa cuidadosamente la disposici贸n de bus anterior, notar谩 que se proporcionan dos n煤cleos CT justo despu茅s de CB-1A. Cada uno de los n煤cleos secundarios de CT est谩 conectado en paralelo y al rel茅 en un esquema diferencial de alta impedancia como se muestra en la figura a continuaci贸n.

Protecci贸n de barras de alta impedancia

Se debe tener cuidado con la polaridad del TC al conectar el secundario en paralelo; de lo contrario, el rel茅 funcionar谩 en condiciones normales. Consideremos ahora dos casos para una mejor comprensi贸n del funcionamiento del esquema de protecci贸n diferencial de barras.

Caso-1: Una falla en el alimentador 1.

En este caso, la corriente de falla ser谩 alimentada por todos los alimentadores conectados. El flujo de corriente a trav茅s de varios alimentadores se muestra mediante una delgada l铆nea azul punteada en la siguiente figura.

esquema de protecci贸n de barras colectoras-1

Se puede ver f谩cilmente en la figura anterior que (I2+I3) fluye a trav茅s del CT-1A pero en direcci贸n opuesta, es decir, de 1S2 a 1S1. Por tanto, la resultante de las corrientes (I1+I2+I3) ser谩 cero. Esto tambi茅n se puede obtener de la ley actual de Kirchoff en la barra colectora, la suma de la corriente en la barra colectora ser谩 cero. Esto significa,

I1 + I2 + I3 = 0

Esto significa que no fluir谩 corriente a trav茅s del rel茅 y, por lo tanto, el rel茅 diferencial de barras ser谩 estable.

Caso-2: Una falla en el bus-1.

En este caso, el flujo de corriente para alimentar la falla del bus se muestra con una l铆nea de puntos de color naranja en la figura a continuaci贸n.

esquema de protecci贸n de barras colectoras-2

En este caso, fluye una cantidad diferente de corriente a trav茅s de CT-1A, CT-2A y CT-3A en la misma direcci贸n, es decir, de 1S1 a 1S2. Por lo tanto, su sumatoria (I1+I2+I3) no ser谩 cero como se desprende de la ley de corriente de Kirchoff cuando se aplica al punto de falla. Por lo tanto, una corriente neta equivalente a la corriente de falla IF = (I1+I2+I3) fluir谩 a trav茅s del rel茅. Esto har谩 que funcione el rel茅 diferencial de barras. Esto, a su vez, emitir谩 un comando de disparo a todos los interruptores conectados al Bus-1, a saber. CB-1A, CB-2A y CB-3A.

El objetivo principal de proporcionar dos n煤cleos de TC es crear dos zonas de protecci贸n, es decir, zona principal y zona de control. La protecci贸n de barras solo funcionar谩 si funcionan tanto la protecci贸n de la zona principal como la de la zona de control. Esto se hace para eliminar cualquier posibilidad de operaci贸n espuria de la protecci贸n de barras.

Zona Principal y Zona de Control en Protecci贸n de Barras

Dado que la protecci贸n de barra conduce a la desconexi贸n completa de los alimentadores conectados, no hay lugar para dar un cambio de actuaci贸n espuria de este rel茅 de protecci贸n. Para evitar cualquier activaci贸n espuria, se implementan dos zonas, es decir, la zona principal y el esquema de zona de control, en cada Zona-1 (para Bus-1) y Zona-2 (para Bus-2) utilizando dos n煤cleos diferentes del mismo CT. El esquema de cableado y protecci贸n est谩 hecho de tal manera que la protecci贸n de barras solo se activa cuando se operan los rel茅s de la zona principal y de la zona de control. Esto se logra mediante el esquema de control de CC de Busbar Protection.

Esquema DC de Protecci贸n de Barras

A continuaci贸n se muestra el esquema DC incorporado en la protecci贸n diferencial de barras. El esquema real puede variar pero muestra el esquema t铆pico para cumplir con el requisito funcional de la protecci贸n.

Esquema de CC de protecci贸n de barras colectoras

Se proporcionan dos interruptores de selecci贸n CSA y CSCH. La funci贸n de CSA es poner fuera de servicio la protecci贸n de barras de la zona principal. Cuando se opera el interruptor de selecci贸n CSA, los n煤cleos de CT de la zona principal se cortocircuitan y, por lo tanto, se derivan. De manera similar, cuando se opera el CSCH, los n煤cleos de CT de la zona de verificaci贸n se cortocircuitan y se derivan. Por lo tanto, el prop贸sito de CSCH es sacar de servicio la zona de control.

Cuando CSA y CSCH est谩n en servicio y el rel茅 de protecci贸n de la barra colectora de la zona principal (87-1) y el rel茅 de protecci贸n de la barra colectora de la zona de verificaci贸n (87-2) funcionan, el rel茅 96 se energiza a medida que se le extienden los suministros positivo y negativo. Al activarse el rel茅 96, sus contactos de salida cambian su estado de NO (normalmente abierto) a NC (normalmente cerrado). Estos contactos de salida est谩n cableados a las bobinas de disparo del interruptor (hay dos bobinas de disparo en un interruptor, TC-1 y TC-2). Por lo tanto, al energizarse el rel茅 96, el interruptor se dispara. Dado que se proporciona el rel茅 96 para todos los alimentadores, todos los interruptores de los alimentadores se disparan debido a la actuaci贸n del respectivo rel茅 96. En el esquema de CC anterior, solo se muestra un rel茅 96 correspondiente a un alimentador para simplificar.

Supongamos ahora que queremos realizar revisiones de mantenimiento preventivo en el rel茅 diferencial de barras de la zona principal (87-1). 驴Entonces que haremos? Pondremos fuera de servicio la protecci贸n de barras de la zona principal accionando el interruptor de selecci贸n CSA. Supongamos que durante este per铆odo, cuando el rel茅 de la zona principal est谩 fuera de servicio, se produce una falla en el bus. 驴Lo que suceder谩? En este caso, al activarse el rel茅 diferencial de barra colectora de la zona de verificaci贸n (87-2), el rel茅 96 se activar谩 cuando el suministro 鈥搃ve se extiende por la activaci贸n de 87-2 y el suministro +ive ya se extiende a trav茅s de CSA en la posici贸n de salida. Por lo tanto, aunque el rel茅 de la zona principal est茅 desconectado, la protecci贸n de la barra se activar谩 para aislar la barra en caso de falla. Similar es el caso, cuando el rel茅 diferencial de barras de la zona de control se pone fuera de servicio y se produce una falla en las barras.

Hay un rel茅 m谩s 50Z en el esquema de CC anterior. Este rel茅 es en realidad el rel茅 LBB. Podr铆a pensar por qu茅 el contacto del rel茅 LBB est谩 conectado al esquema de protecci贸n diferencial de barras. En realidad, esto es necesario cuando hay una falla en un alimentador y el interruptor principal (como CB-1A) no se abre. Esta condici贸n es tan buena como una falla de barra, ya que la barra est谩 conectada a la falla del alimentador a trav茅s del interruptor principal cerrado atascado. Por lo tanto, para aislar la falla, en caso de que el interruptor principal est茅 atascado, es necesario que el interruptor de enlace (como CB-1C) junto con todos los alimentadores conectados a la barra se abran. Esta es la raz贸n por la que el contacto del rel茅 de protecci贸n LBB de todos los interruptores principales est谩 cableado al esquema de CC de protecci贸n de barras. Se puede ver en el esquema de CC que, tras la activaci贸n de los contactos del rel茅 LBB, se activa el rel茅 96 para disparar todos los interruptores conectados a la barra.

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