Explicación del esquema de protección de barras colectoras

Índice de contenidos

¿Qué es la protección de barras?
¿Esquema de protección de barras o cómo funciona la protección de barras?
- Zona Principal y Zona de Control en Protección de Barras
Esquema DC de Protección de Barras

¿Qué es la protección de barras?

La protección de barra colectora es un esquema de protección destinado a proteger la barra colectora de fallas eléctricas. Varios alimentadores están conectados a una barra colectora a través de un disyuntor en cualquiera de las configuraciones de bus, a saber. Disposición 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 evacuación de energía en caso de disparo de cualquier alimentador debido a una falla. Entendamos esto en detalle.

La siguiente figura muestra un solo bus al que están conectados cuatro alimentadores. El alimentador-1 es el alimentador del generador. Esto significa que la energía 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 disparará. En este caso, la energía del generador será evacuada a través de la barra colectora por el Alimentador-3 y 4. Así el generador permanecerá estable. Pero si sucede que todos los alimentadores, es decir, 2, 3 y 4 disparan, la energía generada no será evacuada. En este caso, la estación funcionará con la carga de la casa o disparará su generador. Por lo tanto, está claro de la discusión anterior que la disposición de la barra colectora mejora la confiabilidad del sistema.

Centrémonos ahora en la protección de barras. Suponga que ocurre una falla en el bus como se muestra en la figura a continuación.

Para proteger el bus de averías, es obligatorio desconectarlo de todas las fuentes de alimentación lo antes posible. Esto significa que los interruptores CB-1, 2, 3 y 4 deben abrirse durante la actuación de la protección de barras. Podrías pensar que solo debería abrirse CB-1. Pero en realidad no es así. Dado que todos los alimentadores 2, 3 y 4 están conectados a la red, pueden fallar porque la red es una inmensa fuente de energía. Así, en resumen, todos los alimentadores conectados a la barra deben abrirse ante la actuación de la protección de barras. El requisito funcional de la protección de la barra colectora es desconectar la barra colectora en caso de falla de la barra colectora. Por lo tanto, la protección de barras es muy importante ya que conduce a la desconexión de todos los alimentadores conectados.

¿Esquema de protección de barras o cómo funciona la protección de barras?

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

Consideremos el esquema de un interruptor y medio para comprender la protección de la barra colectora. En el esquema de un interruptor y medio, hay dos buses principales: Bus-1 y Bus-2. Dos alimentadores están conectados al bus a través de dos CB principales y un CB de enlace como se muestra en la figura a continuación. En la figura a continuación, CB-1A y CB-1B son el interruptor principal y CB-1C es el interruptor de enlace.

Dos alimentadores 1 y 4 están conectados a Bus-1 y Bus-2 respectivamente. Por lo tanto, en esta disposición de interruptores, se implementarán dos protecciones de barras diferentes para proteger el Bus-1 y el Bus-2. La protección adoptada para proteger el Bus-1 se denomina protección BB de la Zona-1 y la destinada al Bus-2 se denomina protección de barras de la Zona-2. El esquema de protección para la Zona-1 y la Zona-2 es idéntico en todos los aspectos. Por lo tanto, para una mejor comprensión, solo nos centraremos en la protección de zona 1 BB.

Si observa cuidadosamente la disposición de bus anterior, notará que se proporcionan dos núcleos CT justo después de CB-1A. Cada uno de los núcleos secundarios de CT está conectado en paralelo y al relé en un esquema diferencial de alta impedancia como se muestra en la figura a continuación.

Se debe tener cuidado con la polaridad del TC al conectar el secundario en paralelo; de lo contrario, el relé funcionará en condiciones normales. Consideremos ahora dos casos para una mejor comprensión del funcionamiento del esquema de protección diferencial de barras.

Caso-1: Una falla en el alimentador 1.

En este caso, la corriente de falla será alimentada por todos los alimentadores conectados. El flujo de corriente a través de varios alimentadores se muestra mediante una delgada línea azul punteada en la siguiente figura.

Se puede ver fácilmente en la figura anterior que (I2+I3) fluye a través del CT-1A pero en dirección opuesta, es decir, de 1S2 a 1S1. Por tanto, la resultante de las corrientes (I1+I2+I3) será cero. Esto también se puede obtener de la ley actual de Kirchoff en la barra colectora, la suma de la corriente en la barra colectora será cero. Esto significa,

I1 + I2 + I3 = 0

Esto significa que no fluirá corriente a través del relé y, por lo tanto, el relé diferencial de barras será 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 línea de puntos de color naranja en la figura a continuación.

En este caso, fluye una cantidad diferente de corriente a través de CT-1A, CT-2A y CT-3A en la misma dirección, es decir, de 1S1 a 1S2. Por lo tanto, su sumatoria (I1+I2+I3) no será 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) fluirá a través del relé. Esto hará que funcione el relé diferencial de barras. Esto, a su vez, emitirá 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 núcleos de TC es crear dos zonas de protección, es decir, zona principal y zona de control. La protección de barras solo funcionará si funcionan tanto la protección de la zona principal como la de la zona de control. Esto se hace para eliminar cualquier posibilidad de operación espuria de la protección de barras.

Zona Principal y Zona de Control en Protección de Barras

Dado que la protección de barra conduce a la desconexión completa de los alimentadores conectados, no hay lugar para dar un cambio de actuación espuria de este relé de protección. Para evitar cualquier activación 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 núcleos diferentes del mismo CT. El esquema de cableado y protección está hecho de tal manera que la protección de barras solo se activa cuando se operan los relés 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 Protección de Barras

A continuación se muestra el esquema DC incorporado en la protección diferencial de barras. El esquema real puede variar pero muestra el esquema típico para cumplir con el requisito funcional de la protección.

Se proporcionan dos interruptores de selección CSA y CSCH. La función de CSA es poner fuera de servicio la protección de barras de la zona principal. Cuando se opera el interruptor de selección CSA, los núcleos de CT de la zona principal se cortocircuitan y, por lo tanto, se derivan. De manera similar, cuando se opera el CSCH, los núcleos de CT de la zona de verificación se cortocircuitan y se derivan. Por lo tanto, el propósito de CSCH es sacar de servicio la zona de control.

Cuando CSA y CSCH están en servicio y el relé de protección de la barra colectora de la zona principal (87-1) y el relé de protección de la barra colectora de la zona de verificación (87-2) funcionan, el relé 96 se energiza a medida que se le extienden los suministros positivo y negativo. Al activarse el relé 96, sus contactos de salida cambian su estado de NO (normalmente abierto) a NC (normalmente cerrado). Estos contactos de salida están 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 relé 96, el interruptor se dispara. Dado que se proporciona el relé 96 para todos los alimentadores, todos los interruptores de los alimentadores se disparan debido a la actuación del respectivo relé 96. En el esquema de CC anterior, solo se muestra un relé 96 correspondiente a un alimentador para simplificar.

Supongamos ahora que queremos realizar revisiones de mantenimiento preventivo en el relé diferencial de barras de la zona principal (87-1). ¿Entonces que haremos? Pondremos fuera de servicio la protección de barras de la zona principal accionando el interruptor de selección CSA. Supongamos que durante este período, cuando el relé de la zona principal está fuera de servicio, se produce una falla en el bus. ¿Lo que sucederá? En este caso, al activarse el relé diferencial de barra colectora de la zona de verificación (87-2), el relé 96 se activará cuando el suministro –ive se extiende por la activación de 87-2 y el suministro +ive ya se extiende a través de CSA en la posición de salida. Por lo tanto, aunque el relé de la zona principal esté desconectado, la protección de la barra se activará para aislar la barra en caso de falla. Similar es el caso, cuando el relé diferencial de barras de la zona de control se pone fuera de servicio y se produce una falla en las barras.

Hay un relé más 50Z en el esquema de CC anterior. Este relé es en realidad el relé LBB. Podría pensar por qué el contacto del relé LBB está conectado al esquema de protección 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 condición es tan buena como una falla de barra, ya que la barra está conectada a la falla del alimentador a través del interruptor principal cerrado atascado. Por lo tanto, para aislar la falla, en caso de que el interruptor principal esté 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 razón por la que el contacto del relé de protección LBB de todos los interruptores principales está cableado al esquema de CC de protección de barras. Se puede ver en el esquema de CC que, tras la activación de los contactos del relé LBB, se activa el relé 96 para disparar todos los interruptores conectados a la barra.