INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO.

“SANTIAGO MARIÑO”.

EXTENSIÓN MATURÍN.

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA.

PROTECCIONES.

PROFESOR: BACHILLER:

ING. Mariangela Pollonais Herrera Carlos

C.I.: 20403695

Monagas, Agosto de 2014.

PROTECCIÓN .

Protección, del latín protectĭo, es la acción y efecto de proteger (resguardar, defender o amparar a algo o alguien). La protección es un cuidado preventivo ante un eventual riesgo o problema.

Toda instalación eléctrica tiene que estar dotada de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos a ellos conectados, como de las personas que han de trabajar con ella. 

Conjunto de dispositivos que permiten la detección de situaciones anómalas en un sistema eléctrico de potencia para la eliminación de faltas. Tienen por objeto aislar la zona de la red donde se ha producido un defecto, de forma similar a como actúa un cortafuegos

Figura – 1. Protección eléctrica.

Esquema básico de una protección

Línea principal

Órgano de

Fuente auxiliar de tensión

Órgano accionado

Órgano convertido

Órgano de

Órgano de salida

COMPONENTES DE UNA PROTECCIÓN.

Un equipo de protección no es solamente la protección o relé, propiamente dicho, sino que incluye a todos aquellos componentes que permiten detectar, analizar y despejar una falla. Los principales elementos que componen un equipo de protección son:

Batería de alimentación.Transformador de medida para protección.Relé de protección.Interruptor automático.

 Funciones de las protecciones.  

El objetivo de los sistemas de protección es remover del servicio lo más rápido posible cualquier equipo del sistema de potencia que comienza a operar en una forma anormal.

El propósito, es también, limitar el daño causado a los equipos de potencia, y sacar de servicio el equipo en falta lo más rápido posible para mantener la integridad y estabilidad del sistema de potencia.

Dado que la estabilidad transitoria está relacionada con la habilidad que tiene el sistema de potencia para mantener el sincronismo cuando está sometido a grandes perturbaciones, el comportamiento satisfactorio de los sistemas de protección es importante para asegurar la estabilidad del mismo.

Relé.

El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes.

Es denominado simplemente relé o protección, es el elemento mas importante del equipo de protección. En sentido figurado puede decirse que desempeña la misión de cerebro, ya que es el que recibe la información, la procesa, toma decisiones y ordena la actuación en uno u otro sentido.

Figura – 2. Relé de protección.

CLASIFICACIÓN DE LOS RELES.

Para tener una idea sobre las posibilidades de utilización de los relés de protección, intentaremos una clasificación sistemática de estos relés, la cual resulta en extremo difícil por la gran variedad de tipos existentes. Sin embargo vamos a intentarlo utilizando diferentes criterios de clasificación.

Por las características constructivas, estos pueden ser:

Relés Electromagnéticos.Relés de Inducción (Relés Ferraris).Relés Electrodinámicos.Relés Electrónicos.Relés Térmicos.

Teniendo en cuenta el tiempo de funcionamiento, los relés de protección pueden ser:

Relés de Acción Instantánea.Relés de Acción Diferida.Relés de Retardo Independiente.Relés de Retardo Dependiente.Relé de potencia inversa.Relé de tiempo inverso.Relé de tiempo definitivo.Relé de bajo voltaje.

Relé de tierra.Relé de fase (segregada).Relé de comparación de fase.Relé de comparación direccional.Relé direccional de CC (operan de acuerdo a la dirección de la corriente y son modelos de bobina móvil).

Descripción de los sistemas de protección más usuales en subestaciones:

Relé de Protección de sobreintensidad.

Se trata de la protección más extendida en su aplicación. Controla la intensidad de paso por el equipo protegido; cuando el valor es superior al ajustado en el relé, se produce la acción subsiguiente (por ejemplo, se dispara un interruptor, se activa una alarma óptica o acústica, etc.)

Relé de Protección direccional de fases

La magnitud más crítica en un relé direccional es precisamente la tensión de referencia, también llamada “de polarización”.

Relé de Protección direccional de neutro

En el caso de cortocircuitos a tierra, la tensión que se lleva al relé para propósito de polarización es la tensión residual del sistema. Esta tensión puede obtenerse por medio de la conexión en “triángulo abierto” de los secundarios de los transformadores de tensión.

Relé de Protección diferencial

Las protecciones diferenciales constituyen sistemas de protección absolutamente selectivos o “cerrados”, es decir, sistemas en los cuales la operación y la selectividad dependen únicamente de la comparación de las intensidades de cada uno de los extremos de la zona protegida.

Relé de Protección de comparación de fase

Las protecciones de comparación de fase forman parte de los sistemas de protección absolutamente selectivos o cerrados. El principio básico de actuación consiste en comprobar la fase de la intensidad en los dos extremos de la línea.

Relé de Protección de sobretensión y subtensión

Existen elementos ciertamente sensibles a las sobretensiones; por ejemplo, transformadores, generadores, batería de condensadores, etc. En contrapartida, existen elementos que no deben funcionar a tensiones muy inferiores a la nominal, como motores, reguladores, etc.

Relé de Protección de frecuencia

En los sistemas eléctricos de corriente alterna, la frecuencia es una de las magnitudes que definen la calidad del servicio, y para mantener estable su valor nominal es necesario que exista, permanentemente, un equilibrio entre la generación y el consumo.

PROTECCIONES PRIMARIAS.

Un sistema de protección primaria debe operar cada vez que uno de sus elementos detecte una falla. Ella cubre una zona de protección conformada por uno o más elementos del sistema de potencia, tales como máquinas eléctricas, líneas y barras.

Es posible que para un elemento del sistema de potencia se tengan varios dispositivos de protección primaria. Sin embargo, esto no implica que estos no operarán todos para la misma falla.

Debe notarse que la protección primaria de un componente de un equipo del sistema puede no necesariamente estar instalado en el mismo punto de ubicación del equipo del sistema; en algunos casos puede estar ubicado en una subestación adyacente.

FUNCIONAMIENTO DE LA PROTECCIÓN PRIMARIA.

Las protecciones primarias son aquellas que tienen como función la responsabilidad de despejarla falla en primera instancia. Están definidas para desconectar el mínimo número de elementos necesarios para aislar la falla.

Cuando se produce una falla en el interior de una zona las protecciones primarias correspondientes deben disparar los interruptores pertenecientes a la misma, pero solamente éstos y ninguno más debe ser disparado para despejar la falla.

La función de las protecciones primarias es la de evitar los daños producidos en la infraestructura de los edificios e instalaciones debidos al impacto directo de una descarga atmosférica. Estos daños suelen venir en forma de incendios y electrocuciones, debido a la enorme cantidad de

energía contenida en el rayo en el momento del impacto. Estos daños son aún más importantes en aquellas zonas en las que se almacenen o manipulan materiales inflamables o radiactivos.

PROTECCIONES DE RESPALDO.

La protección de respaldo es instalada para operar cuando, por cualquier razón, la protección primaria no opera. Para obtener esto, el relevador de protección de respaldo tiene un elemento de detección que pude ser o no similar al usado por el sistema de protección primaria, pero que también incluye un circuito de tiempo diferido que hace lenta la operación del relevador y permite el tiempo necesario para que la protección primaria opere primero.

Un relevador puede proporcionar protección de respaldo simultáneamente a diferentes componentes del equipo del sistema, e igualmente el mismo equipo puede tener varios relevadores de protección de respaldo diferentes.

En efecto, es muy común que un relevador actué como protección primaria para un componente de equipo y como respaldo para otro.

FUNCIONAMIENTO DE LA PROTECCIÓN DE RESPALDO.

Hay dos razones por la cual se deben instalar protecciones de respaldo en un sistema de potencia.

La primera es para asegurar que en caso que la protección principal falle en despejar una falta, la protección de respaldo lo haga.

La segunda es para proteger aquellas partes del sistema de potencia que la protección principal no protege, debido a la ubicación de sus transformadores de medida.

El objetivo de las protecciones de respaldo es abrir todas las fuentes de alimentación a una falta no despejada en el sistema. Para realizar esto en forma eficiente las protecciones de respaldo deben:

Reconocer la existencia de todas las faltas que ocurren dentro de su zona de protección.

Detectar cualquier elemento en falla en la cadena de protecciones, incluyendo los interruptores. Iniciar el disparo de la mínima de cantidad de interruptores necesarios para eliminar la falta. Operar lo suficientemente rápido para mantener la estabilidad del sistema, prevenir que los equipos se dañen y mantener la continuidad del servicio.

Figura – 3. Esquema de Protección de Distribución Primaria y Secundaria – Power T&D

ÁREAS DE PROTECCIÓN.

Protección de las líneas de trasmisión.

Uno de los aspectos importante del estudio de la estabilidad transitoria es la evaluación del comportamiento de los sistemas de protección durante el período transitorio, particularmente los relés de protección utilizados en las líneas de transmisión.

Relé de distancia zonas de protección:

El esquema básico de los relés de distancia comprende una zona 1 instantánea y al menos dos zonas con disparo temporizado. Los ajustes típicos para un relé de distancia de 3 zonas se muestran en la Fig.. Los relés digitales pueden tener hasta 5 zonas y algunas de ellas se las puede ajustar para operar hacia atrás. Los ajustes típicos de cada zona son:

Zona 1: Alcance = 80% impedancia de la línea; Tiempo: instantáneo Zona 2: Alcance = 120% impedancia de la línea: Tiempo: 0.3 a 0.6 s Zona 3: Alcance = respaldo de líneas adyacentes: Tiempo: >1 s

Figura – 4. Esquema de la característica tiempo-distancia.