Rel茅 de sobrecorriente y sus caracter铆sticas

<p style=”text-align: justify;”>Los esquemas de protecci贸n pueden dividirse en dos grandes grupos: a) Esquemas unitarios, yb) Esquemas no unitarios.

Índice de contenidos

a) Esquema de unidad:

Los esquemas de tipo de unidad protegen un 谩rea espec铆fica del sistema, es decir, un transformador, una l铆nea de transmisi贸n, un generador o una barra colectora. Los esquemas de protecci贸n de unidad se basan en la ley de corriente de Kirchhoff: la suma de las corrientes que ingresan a un 谩rea del sistema debe ser cero. Cualquier desviaci贸n de esto debe indicar una ruta de corriente anormal. En estos esquemas, los efectos de cualquier perturbaci贸n o condici贸n de operaci贸n fuera del 谩rea de inter茅s se ignoran por completo y la protecci贸n debe dise帽arse para que sea estable por encima de la m谩xima corriente de falla posible que podr铆a fluir a trav茅s del 谩rea protegida.

B) Esquema no unitario:

Los esquemas no unitarios, aunque tambi茅n est谩n destinados a proteger 谩reas espec铆ficas, no tienen l铆mites fijos. Adem谩s de proteger sus propias 谩reas designadas, las zonas de protecci贸n pueden superponerse con otras 谩reas. Si bien esto puede ser muy beneficioso para prop贸sitos de respaldo, puede haber una tendencia a aislar un 谩rea demasiado grande si diferentes esquemas no unitarios detectan una falla.

El m谩s simple de estos esquemas mide la corriente e incorpora una caracter铆stica de tiempo inverso en la operaci贸n de protecci贸n para permitir que la protecci贸n m谩s cercana a la falla opere primero.

El sistema de protecci贸n de tipo no unitario incluye los siguientes esquemas:

  • Protecci贸n contra sobrecorriente graduada en el tiempo
  • Protecci贸n contra sobrecorriente graduada actual
  • Protecci贸n de distancia o impedancia

Protecci贸n contra la sobretensi贸n:

Encuentra su aplicaci贸n en el hecho de que, en caso de falla, la corriente aumentar谩 a un valor varias veces mayor que la corriente de carga m谩xima. Un rel茅 que opera o arranca cuando su corriente excede un valor predeterminado (valor de ajuste) se denomina rel茅 de sobrecorriente. La protecci贸n contra sobrecorriente protege los sistemas de energ铆a el茅ctrica contra corrientes excesivas los cuales son causados 鈥嬧媝or cortocircuitos, fallas a tierra, etc. Los rel茅s de sobrecorriente se pueden utilizar para proteger pr谩cticamente cualquier elemento del sistema de potencia, es decir, l铆neas de transmisi贸n, transformadores, generadores o motores. Para la protecci贸n del alimentador, habr铆a m谩s de un rel茅 de sobrecorriente para proteger diferentes secciones del alimentador. Estos rel茅s de sobrecorriente deben coordinarse entre s铆 de manera que el rel茅 m谩s cercano a la falla opere primero.

Usar tiempo, corriente y una combinaci贸n de tiempo y corriente son tres formas de discriminar rel茅s de sobrecorriente adyacentes. El rel茅 de sobrecorriente brinda protecci贸n contra:

  • faltas de fase
  • fallas a tierra
  • fallas de devanado

Las corrientes de cortocircuito son generalmente varias veces (5 a 20) la corriente a plena carga. Por lo tanto, la eliminaci贸n r谩pida de fallas siempre es deseable en cortocircuitos.

El requisito principal de la protecci贸n contra sobrecorriente es que la protecci贸n no debe operar para corrientes de arranque, sobrecorriente permitida y picos de corriente. Para lograr esto, se proporciona el retardo de tiempo.

Clasificaciones de rel茅 de sobrecorriente:

Para que un dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente funcione correctamente, se deben seleccionar correctamente las clasificaciones del dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente. Estas clasificaciones incluyen voltaje, amperaje y clasificaci贸n de interrupci贸n.

La limitaci贸n de corriente se puede considerar como otra clasificaci贸n de dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente, aunque no se requiere que todos los dispositivos de protecci贸n contra sobrecorriente tengan esta caracter铆stica.

Voltaje:

La clasificaci贸n de voltaje del dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente debe ser al menos igual o mayor que el voltaje del circuito. La clasificaci贸n del dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente puede ser mayor que el voltaje del sistema, pero nunca menor.

Clasificaci贸n de amperios:

La clasificaci贸n de amperios de un dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente normalmente no debe exceder la capacidad de carga de corriente de los conductores. Como regla general, la clasificaci贸n de amperios de un dispositivo de protecci贸n contra sobrecorriente se selecciona al 125% de la corriente de carga continua.

Dependiendo del tiempo de operaci贸n de los rel茅s, se clasifican de la siguiente manera:

a) Rel茅 de sobrecorriente instant谩nea b) Rel茅 de sobrecorriente de tiempo inverso c) Rel茅 de sobrecorriente de tiempo m铆nimo definido inverso (IDMT) d) Rel茅 muy inverso e) Rel茅 extremadamente inverso

a) Rel茅 de sobrecorriente instant谩neo:

El rel茅 de sobrecorriente instant谩neo es aquel en el que no se proporciona un retardo de tiempo intencional para la operaci贸n. El tiempo de operaci贸n de dicho Rel茅 es de aproximadamente 100 ms. El rel茅 de sobrecorriente instant谩neo se emplea cuando la impedancia entre la fuente y el rel茅 es peque帽a en comparaci贸n con la impedancia de la secci贸n que se va a proporcionar.

Las siguientes son las caracter铆sticas importantes de un rel茅 de sobrecorriente instant谩neo:

1) Opera en un tiempo definido cuando la corriente excede su valor de Pick-up.

2) Su criterio de funcionamiento es s贸lo la magnitud actual.

3) El tiempo de funcionamiento es constante.

4) No hay retardo de tiempo intencional.

5) La coordinaci贸n de los rel茅s de corriente definida se basa en el hecho de que la corriente de falla var铆a con la posici贸n de la falla debido a la diferencia en la impedancia entre la falla y la fuente.

6) El rel茅 ubicado m谩s lejos de la fuente opera para un valor de corriente bajo

7) Las corrientes de operaci贸n se incrementan progresivamente para los dem谩s rel茅s al acercarse a la fuente.

B) Rel茅 de tiempo inverso sobre corriente:

El rel茅 de sobrecorriente de tiempo inverso es aquel en el que el tiempo de actuaci贸n del rel茅 disminuye a medida que aumenta la corriente de falla. Cuanto mayor sea la corriente de falla, menor ser谩 el tiempo de operaci贸n del Rel茅. Normalmente tiene una caracter铆stica m谩s inversa cerca del valor de activaci贸n, lo que a su vez significa que si la corriente de falla es igual al valor de activaci贸n, el rel茅 tardar谩 un tiempo infinito en funcionar.

C) Rel茅 de sobrecorriente de tiempo m铆nimo definido inverso (IDMT):

El rel茅 de sobrecorriente de tiempo m铆nimo definido inverso (IDMT) es aquel en el que el tiempo de operaci贸n es aproximadamente inversamente proporcional a la corriente de falla cerca del valor de activaci贸n y luego se vuelve constante por encima del valor de activaci贸n del rel茅.

De la imagen, est谩 claro que hay un tiempo definido despu茅s del cual el Rel茅 funcionar谩. Tambi茅n est谩 claro que el tiempo de operaci贸n en el valor de arranque es casi muy alto y, a medida que aumenta la corriente de falla, el tiempo de operaci贸n disminuye manteniendo un tiempo definido.

D) Rel茅 muy inverso:

Rel茅 muy inverso es aquel en el que el rango de operaci贸n es inverso con respecto a la corriente de falla en un amplio rango. Esto sucede porque la saturaci贸n de CT ocurre en una etapa posterior, pero tan pronto como ocurra la saturaci贸n de CT, no habr谩 ning煤n cambio de flujo y, por lo tanto, la salida de corriente de CT ser谩 cero y, por lo tanto, el tiempo de operaci贸n ser谩 casi constante.

mi) Rel茅 extremadamente inverso:

El rel茅 extremadamente inverso es aquel en el que la saturaci贸n del TC ocurre a煤n en una etapa posterior en comparaci贸n con el rel茅 muy inverso y, por lo tanto, la caracter铆stica permanece inversa hasta un rango m谩s amplio de corriente de falla. La ecuaci贸n que describe el rel茅 extremadamente inverso es I2t = K donde I es la corriente de operaci贸n y t es el tiempo de operaci贸n del Rel茅.

Curva est谩ndar IEC (Comisi贸n Electrot茅cnica Internacional) para rel茅s inversos:

Seg煤n IEC, el tiempo de operaci贸n de cualquier rel茅 Inverso se puede calcular a partir de la f贸rmula que se proporciona a continuaci贸n.

Aqu铆,

K = Tiempo de actuaci贸n

伪, 尾 = Constante que depende del tipo de Rel茅

I = corriente de falla

I0 = corriente de arranque

Valor de 伪 y 尾 para diferentes tipos de Rel茅:

No Se帽or. Tipo de rel茅

1)

Tiempo inverso sobre corriente Rel茅 / IDMT

0.02

0.14

2)

Rel茅 muy inverso

1.00

13.5

3)

Rel茅 extremadamente inverso

2.00

80.00

Ejemplo: suponga que la corriente de activaci贸n para un rel茅 IDMT se establece en 0,8 A y la corriente de falla es de 80 A, entonces el tiempo de actuaci贸n se puede calcular como

K = 0,14/[ (80/0.8)0.02鈥 1]

= 0,14/[1.096-1] = 0,14/0,096 = 1,45 segundos

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