PROTECCIONES 101 87

Para mayor referencia véase :

IEEE C37.91 (PROTECCION DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA)
IEEE C57.91 (VIDA UTIL DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA)
IEEE C37.110 (SELECCION DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE)
MANUAL SEL 587

PROTECCIÓN DIFERENCIAL 87 (Baja impedancia)

El principio de operación de la protección diferencial (87) se basa en la ley de corriente de Kirchoff, en donde la corriente que entra a un nodo es igual a la corriente que sale del nodo.

De haber una falla en el nodo protegido la corriente entrante sera diferente de la corriente saliente, de ahí el termino diferencial.

FIGURA1 

En el sistema mostrado en la figura 1 se muestra un elemento de red cualquiera (un transformador, una barra, un alimentador, etc),  a los extremos de dicho elemento hay transformadores de corriente conectados como se muestra.

La señal de corriente de estos CT's se envía a un rele de protección, que calcula la diferencia entre la corriente entrante y la saliente, si dicho valor es mayor a una cierta tolerancia se declara condición de falla y se ordena el disparo del sistema.

Para que el rele pueda hacer una comparación correcta de las corriente entrantes y salientes, I1 e I2, estas deben tener la misma magnitud y el mismo angulo de fase. 

La condición de magnitud se logra ajustando una RTC igual para ambos CT's, mientras que la condición de fase se logra con la conexión de los CT's.

La zona entre los transformadores de corriente se denomina "zona de protección". La suma de las corrientes I1+I2 es la corriente diferencial, Idiff

Esta es la condición de carga normal, el diagrama fasorial se muestra en la figura 2

FIGURA2

Bajo este estado del sistema, la suma de las corrientes I1+I2 da 0 (suma fasorial). La condición I1+I2=0 se sostiene incluso para fallas fuera de la zona de protección. 

A continuacion se muestra el sistema en condicion de falla junto con su diagrama fasorial.

FIGURA3

FIGURA4

Al calcular la Idiff esta sera un valor distinto a 0, provocando la señal de disparo. 

PROTECCIÓN DIFERENCIAL PARA TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Como se indico previamente para que el rele pueda calcular la corriente diferencial correctamente las señales I1 e I2 deben cumplir 2 condicines:

1.- Ser de igual magnitud

• Al variar el nivel de tension cambia la escala de corriente, en un transformador 69/13.8 KV 1A en el lado 69KV son 5A en el lado de 13.8

• Antiguamente se calculaba manualmente el TAP al que se debia ajustar el rele para compensar la magnitud de corriente.

2.- Tener el mismo angulo de fase. 

• En un transformador de potencia hay un defase entre la señal primaria y secundaria, expresado como el grupo vectorial.

• Antes de la era digital, se jugaba con las conexiones de los CTs y bobinas del rele para lograr la compensación de fase.

Hoy en día es practica común conectar en Y tanto las bobinas del rele como los CTs de donde se toma la señal de corriente, esto se hace asi para no introducir un defase adicional entre la señal del primario y secundario.