PROTECCIONES 101 87-PARTE 2

En la entrada anterior http://proteccioneselectricas101.blogspot.com/2013/10/protecciones-101-87.html introduje ciertos conceptos básicos de la protección diferencial, en esta entrada hablare sobre la característica de operación.

El rele opera comparando 2 cantidades, una de operación y una de restricción, siendo la cantidad de operación la corriente diferencial Idiff y la cantidad de restricción la corriente de polarización Ipol.

No todos los fabricantes calculan estas cantidades igual, estas son las ecuaciones mas comunes, para verificación VÉASE EL MANUAL DEL EQUIPO.

Usualmente estas cantidades se calculan como sigue:

Idiff=(I1+I2)/2

Ipol=([I1]+[I2])/2

Donde las corrientes I1 e I2 son las definidas en la figura 1

FIGURA1

Es decir, I1 es la corriente vista por el CT1 reflejada al secundario p.e. un CT de 200/5 ve una corriente de 200 A en el primario refleja 5 A en el secundario, esos 5 A son mi corriente I1. De igual modo el CT2.

Para el ajuste de la protección se debe tener en cuenta ciertos puntos (ademas de los mencionados en la parte 1 de esta entrada):

1. La relación de transformación en los CT no son perfectas, hay un porcentaje de error, al calcular Idiff en condiciones de carga, esta tendrá un valor aproximadamente 0, para compensar este error de precisión se usa una Idiff mínima, es decir todo valor de Idiff menor a este valor mínimo se discrimina como error de medición y no envía disparo. (Idiff min)
2. Se debe establecer una cierta proporcionalidad entre la corriente diferencial y la de restricción (Idiff=XIr), este factor de proporción se conoce como la pendiente (SLP1), este factor determina que tan sensible es la protección. Para corrientes de falla dentro de la zona de protección es conveniente una pendiente mínima, mientras que para corrientes de falla de gran magnitud fuera de la zona de protección (que podrían causar saturacion de los ct's que a su vez provocaría un falso disparo) es conveniente una pendiente de máxima.
3. Para lograr el punto 2 los reles modernos usan una característica diferencial doble, con una pendiente mínima para las fallas dentro de la zona de protección y una pendiente máxima (usualmente el doble) para la fallas fuera de la zona de protección.  (SLP1,SLP2)
4. Dependiendo de la marca y modelo de su rele, el algoritmo de selección de pendiente sera distinto.
5. En ciertas marcas, el rele debe saber en que punto debe hacer el salto de pendiente mínima a pendiente máxima, este punto sera llamado como IRS.
6. La protección compara Idiff con Ir, a partir de cierto valor critico de Idiff el rele ya no compara con Ir y solo envía disparo, este valor critico se podría entender 

FIGURA1

Disparo por inrush

Esta entrada será breve dado que fue un problema pequeño pero de interesante análisis.

Un breve antecedente 

Esto ocurrió en una central de generación, como es usual el generador es conectado a un transformador elevador para transmitir potencia al SNI (sistema nacional interconectado aquí en Ecuador).

La maniobra consiste el energízar al transformador por el lado de alta (para alimentar los sistemas auxiliares) para luego sincronizar la unidad.

El problema

Según reportes del departamento de operación al energízar el transformador se accionaba el disparo 27 (de bajo voltaje).

La explicación 

Como es sabido al energízar el transformador puede haber una corriente  de inrush (consecuencia del flujo residual en el núcleo).

Esta corriente , sumamente alta y de muy corta duración, produce una caída de tensión en la barra a la que se conecta la máquina.

De aquí el disparo por 27.

Aclarando  

Alguien podría preguntar (yo sí me pregunte) "¿por qué la señal de tensión para el generador se toma del trafo y no de los terminales de la máquina?".

Pues bien, nadie en la central me dio respuesta , si alguien sabe ayúdeme pues respondiendo.

La solución(es)

Bien, esta es la parte más importante y de hecho hay varias soluciones posibles que podrían ser aplicadas según las posibilidades de cada relé.

1,- Porcentaje armónico, la corriente de inrush tiene alto contenido de 2do y4to armónico, este puede ser un criterio para inhibir el disparo por voltaje.

2.- Tiempo de operación, la caída de voltaje por inrush en la barra es muy breve , con la temporizacion adecuada se podría librar el problema ( aquí se requiere información real del caso de estudio)

3,- Cambiar de donde se toma la señal de tensión, esta solución si bien correcta y posible es un poco más trabajosa pues implica parar la unidad , lo que implica perder generación lo que disminuye la estabilidad del sistema que a su vez repercute en costos... (Así podríamos seguir mencionando razones, pero ya me hice entender).

4.- bloqueo lógico, esta fue la solución que yo use, la maniobra tiene un orden primero entra el transformador y luego la máquina, es decir al energízar el trafo el interruptor de máquina esta abierto.

En mi caso particular, yo sí conté con un contacto de estado de dicho interruptor de máquina, por lo que use un permisivo para bloquear los disparos.

La idea es que sí el interruptor de máquina esta abierto la máquina está fuera de servicio y no hay nada que proteger. 

Es decir que al energízar El trafo no hay disparos habilitados.

Con esto se sortea el problema de manera rápida y vía software.