Relé de sobrecorriente y sus características

Los esquemas de protección pueden dividirse en dos grandes grupos: a) Esquemas unitarios, yb) Esquemas no unitarios.

Índice de contenidos

a) Esquema de unidad:
B) Esquema no unitario:
Protección contra la sobretensión:
a) Relé de sobrecorriente instantáneo:
B) Relé de tiempo inverso sobre corriente:
C) Relé de sobrecorriente de tiempo mínimo definido inverso (IDMT):
D) Relé muy inverso:
mi) Relé extremadamente inverso:

a) Esquema de unidad:

Los esquemas de tipo de unidad protegen un área específica del sistema, es decir, un transformador, una línea de transmisión, un generador o una barra colectora. Los esquemas de protección de unidad se basan en la ley de corriente de Kirchhoff: la suma de las corrientes que ingresan a un área del sistema debe ser cero. Cualquier desviación de esto debe indicar una ruta de corriente anormal. En estos esquemas, los efectos de cualquier perturbación o condición de operación fuera del área de interés se ignoran por completo y la protección debe diseñarse para que sea estable por encima de la máxima corriente de falla posible que podría fluir a través del área protegida.

B) Esquema no unitario:

Los esquemas no unitarios, aunque también están destinados a proteger áreas específicas, no tienen límites fijos. Además de proteger sus propias áreas designadas, las zonas de protección pueden superponerse con otras áreas. Si bien esto puede ser muy beneficioso para propósitos de respaldo, puede haber una tendencia a aislar un área demasiado grande si diferentes esquemas no unitarios detectan una falla.

El más simple de estos esquemas mide la corriente e incorpora una característica de tiempo inverso en la operación de protección para permitir que la protección más cercana a la falla opere primero.

El sistema de protección de tipo no unitario incluye los siguientes esquemas:

Protección contra sobrecorriente graduada en el tiempo
Protección contra sobrecorriente graduada actual
Protección de distancia o impedancia

Protección contra la sobretensión:

Encuentra su aplicación en el hecho de que, en caso de falla, la corriente aumentará a un valor varias veces mayor que la corriente de carga máxima. Un relé que opera o arranca cuando su corriente excede un valor predeterminado (valor de ajuste) se denomina relé de sobrecorriente. La protección contra sobrecorriente protege los sistemas de energía eléctrica contra corrientes excesivas los cuales son causados por cortocircuitos, fallas a tierra, etc. Los relés de sobrecorriente se pueden utilizar para proteger prácticamente cualquier elemento del sistema de potencia, es decir, líneas de transmisión, transformadores, generadores o motores. Para la protección del alimentador, habría más de un relé de sobrecorriente para proteger diferentes secciones del alimentador. Estos relés de sobrecorriente deben coordinarse entre sí de manera que el relé más cercano a la falla opere primero.

Usar tiempo, corriente y una combinación de tiempo y corriente son tres formas de discriminar relés de sobrecorriente adyacentes. El relé de sobrecorriente brinda protección 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 eliminación rápida de fallas siempre es deseable en cortocircuitos.

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

Clasificaciones de relé de sobrecorriente:

Para que un dispositivo de protección contra sobrecorriente funcione correctamente, se deben seleccionar correctamente las clasificaciones del dispositivo de protección contra sobrecorriente. Estas clasificaciones incluyen voltaje, amperaje y clasificación de interrupción.

La limitación de corriente se puede considerar como otra clasificación de dispositivo de protección contra sobrecorriente, aunque no se requiere que todos los dispositivos de protección contra sobrecorriente tengan esta característica.

Voltaje:

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

Clasificación de amperios:

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

Dependiendo del tiempo de operación de los relés, se clasifican de la siguiente manera:

a) Relé de sobrecorriente instantánea b) Relé de sobrecorriente de tiempo inverso c) Relé de sobrecorriente de tiempo mínimo definido inverso (IDMT) d) Relé muy inverso e) Relé extremadamente inverso

a) Relé de sobrecorriente instantáneo:

El relé de sobrecorriente instantáneo es aquel en el que no se proporciona un retardo de tiempo intencional para la operación. El tiempo de operación de dicho Relé es de aproximadamente 100 ms. El relé de sobrecorriente instantáneo se emplea cuando la impedancia entre la fuente y el relé es pequeña en comparación con la impedancia de la sección que se va a proporcionar.

Las siguientes son las características importantes de un relé de sobrecorriente instantáneo:

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

2) Su criterio de funcionamiento es sólo la magnitud actual.

3) El tiempo de funcionamiento es constante.

4) No hay retardo de tiempo intencional.

5) La coordinación de los relés de corriente definida se basa en el hecho de que la corriente de falla varía con la posición de la falla debido a la diferencia en la impedancia entre la falla y la fuente.

6) El relé ubicado más lejos de la fuente opera para un valor de corriente bajo

7) Las corrientes de operación se incrementan progresivamente para los demás relés al acercarse a la fuente.

B) Relé de tiempo inverso sobre corriente:

El relé de sobrecorriente de tiempo inverso es aquel en el que el tiempo de actuación del relé disminuye a medida que aumenta la corriente de falla. Cuanto mayor sea la corriente de falla, menor será el tiempo de operación del Relé. Normalmente tiene una característica más inversa cerca del valor de activación, lo que a su vez significa que si la corriente de falla es igual al valor de activación, el relé tardará un tiempo infinito en funcionar.

C) Relé de sobrecorriente de tiempo mínimo definido inverso (IDMT):

El relé de sobrecorriente de tiempo mínimo definido inverso (IDMT) es aquel en el que el tiempo de operación es aproximadamente inversamente proporcional a la corriente de falla cerca del valor de activación y luego se vuelve constante por encima del valor de activación del relé.

De la imagen, está claro que hay un tiempo definido después del cual el Relé funcionará. También está claro que el tiempo de operación en el valor de arranque es casi muy alto y, a medida que aumenta la corriente de falla, el tiempo de operación disminuye manteniendo un tiempo definido.

D) Relé muy inverso:

Relé muy inverso es aquel en el que el rango de operación es inverso con respecto a la corriente de falla en un amplio rango. Esto sucede porque la saturación de CT ocurre en una etapa posterior, pero tan pronto como ocurra la saturación de CT, no habrá ningún cambio de flujo y, por lo tanto, la salida de corriente de CT será cero y, por lo tanto, el tiempo de operación será casi constante.

mi) Relé extremadamente inverso:

El relé extremadamente inverso es aquel en el que la saturación del TC ocurre aún en una etapa posterior en comparación con el relé muy inverso y, por lo tanto, la característica permanece inversa hasta un rango más amplio de corriente de falla. La ecuación que describe el relé extremadamente inverso es I2t = K donde I es la corriente de operación y t es el tiempo de operación del Relé.

Curva estándar IEC (Comisión Electrotécnica Internacional) para relés inversos:

Según IEC, el tiempo de operación de cualquier relé Inverso se puede calcular a partir de la fórmula que se proporciona a continuación.

Aquí,

K = Tiempo de actuación

α, β = Constante que depende del tipo de Relé

I = corriente de falla

I0 = corriente de arranque

Valor de α y β para diferentes tipos de Relé:

No Señor.	Tipo de relé	α	β
1)	Tiempo inverso sobre corriente Relé / IDMT	0.02	0.14
2)	Relé muy inverso	1.00	13.5
3)	Relé extremadamente inverso	2.00	80.00

Ejemplo: suponga que la corriente de activación para un relé IDMT se establece en 0,8 A y la corriente de falla es de 80 A, entonces el tiempo de actuación se puede calcular como

K = 0,14/[ (80/0.8)0.02– 1]

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