Protección de falta a tierra direccional

<p style=”text-align: justify;”>Generalmente, las fallas a tierra son fallas de línea única a tierra (SLG) y línea a línea a tierra (LLG). Las fallas a tierra se caracterizan por la presencia de Corriente de Secuencia Cero I0. Dado que, a excepción del desequilibrio, la operación normal del sistema no tiene corriente de secuencia cero I0, es posible un arranque mucho más sensible para falla a tierra usando el componente de corriente de secuencia cero I0 = (Ia + Ib + Ic) / 3 y declarando una falla si I0 supera un umbral.

Sabemos que I0 = (Ia + Ib + Ic) / 3

Sin embargo, en un sistema con múltiples fuentes o caminos paralelos, requerimos que los relés de falla a tierra sean direccionales como se discutió en la publicación anterior Cómo incorporar la característica direccional en un relé.

Como discutimos en una publicación anterior Cómo incorporar una función direccional en un relé, para hacer un relé direccional necesitamos un fasor de referencia. El fasor de referencia se llama como Cantidad de polarización. Para el relé de falla a tierra, se puede usar tanto la polarización de voltaje como la de corriente.

Consideraremos cada voltaje y polarización de corriente por separado para la protección de falla a tierra.

Índice de contenidos

Polarización de voltaje:

Deje que el sistema se descargue inicialmente y ocurra una falla a tierra en la fase A.

Por lo tanto Ib = Ic = 0 y Ia = 3I0.

Para una falla de línea única a tierra, hay una caída en el voltaje de la fase A, mientras que los voltajes de las fases B y C permanecen sin cambios. El diagrama fasorial para voltaje y corriente para falla SLG se puede dibujar como se muestra a continuación.

Fasor de voltaje y corriente bajo falla de línea única a tierra:

En el diagrama de fasores, solo 3I0 se muestra como Ib = Ic = 0 e Ia = 3I0 para una falla de línea única a tierra.

Ahora encontraremos el voltaje de secuencia cero debajo de la falla.

Como V0 = (Vag+Vbg+Vcg)/3, se debe tomar la suma fasorial de Va,Vb y Vc.

3V0 = Vag+Vbg+Vcg, suma fasorial

A partir del diagrama fasorial, está claro que el voltaje de secuencia cero 3V0 está en oposición de fase con Vag (voltaje de fase de A). Por lo tanto, es apropiado tomar -3V0 como fasor de referencia.

En un sistema de potencia normal, V0 no está presente sino que está disponible solo durante la falla. Deje que el par máximo se dibuje con un retraso de 60 grados con respecto al fasor -3V0 como se muestra en la figura a continuación.

Como sabemos que la línea de par cero es perpendicular a la línea de par máximo, dibujamos la línea de par cero como se muestra en la figura anterior.

Entonces está claro que la línea de par cero que separa el avión en la zona Operar y No operar lleva -3V0 por 30 grados. Por lo tanto, para una falla en la región correcta, 3I0 se retrasa -3V0, por lo tanto, cae en la región de operación. Si la falla está detrás del relé, 3I0 se adelantará a -3V0 en aproximadamente 45 a 60 grados y, por lo tanto, estará en la región de no operación. Por lo tanto, la unidad direccional de falla a tierra no se activará.

Polarización actual:

Para proporcionar la función de dirección en el relé de falla a tierra, también podemos usar la corriente como fasor de referencia, lo que se denomina polarización de corriente. Es una alternativa para la polarización de voltaje. No requiere un Transformador de Potencial (PT) adicional.

Para un sistema equilibrado,

Ia+Ib+Ic = 0, aquí se toma la suma fasorial.

Por lo tanto, I0 = (Ia+Ib+Ic)/3 = 0 lo que significa ausencia de corriente de secuencia cero en un sistema balanceado.

Durante una falla a tierra, digamos en la fase A, 3I0 fluye de tierra a neutro de una conexión en estrella del transformador. Si por simplicidad suponemos que Ib = Ic = 0, entonces 3I0 e Ia están en fase. Esto indica que la unidad direccional para el relé de tierra debe arrancar ya que Ia está en fase con 3I0. Así colocamos la línea de par máximo en cero grados con respecto al fasor I0. Las zonas Operar y No operar correspondientes están marcadas en la figura a continuación.

Si la falla está detrás del relé, entonces Ia caerá en la región No operar y, por lo tanto, el relé no se activará como corriente de secuencia cero a través del neutro de la conexión Wye y el relé estará en oposición de fase.

¡Gracias! Será genial contar con tu sugerencia.

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