Practica 4. Dispositivos de protección de líneas de transmisión

Practica 4. Dispositivos de protección de líneas de transmisión.

1719144 Garza Araiza, Cesar Humberto

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, UANL.

Laboratorio de Líneas de Transmisión y Distribución (Brigada 614, V2)

San Nicolás de los Garza, NL.

cesar.garzaar@uanl.edu.mx

Resumen. – En este reporte se hablará de las distintas protecciones eléctricas que se utilizan en las líneas de transmisión, así como también, de la importancia que estas tienen y porqué deben ser incluidas al momento de realizar los diseños de una línea de transmisión.

1. INTRODUCCIÓN

La transmisión es la “autopista interestatal” de la entrega de electricidad. Se refiere a la parte de energía eléctrica que mueve la electricidad a granel desde los sitios de generación a largas distancias hasta las subestaciones más cercanas a las áreas de demanda de electricidad. Los consumidores pueden reconocer las líneas de transmisión como los polos / torres más grandes y más altos que llevan muchos cables a distancias más largas. Las líneas de transmisión mueven grandes cantidades de energía a un nivel de alto voltaje – un nivel que es demasiado para ser entregado directamente a una casa o negocio.

En la mayoría de los casos, la energía que se mueve a través del sistema de transmisión debe ser reducida a niveles de voltaje más bajos por los distribuidores de electricidad antes de que pueda ser entregado a una residencia o negocio. La energía, específicamente el nivel de voltaje, que se envía a través de las líneas de transmisión, se reduce, o “disminuye”, a través de transformadores y se envía a través de líneas de distribución, que luego se conectan a hogares y negocios.

[pic 1]

Si la transmisión es la autopista interestatal de la red, la distribución es la calle de la ciudad. Es la última etapa de la entrega de energía eléctrica desde la generación al consumidor. La energía viaja en el sistema de distribución a un nivel de voltaje que se puede entregar directamente a una casa o negocio. Las líneas de distribución son las líneas que mucha gente ve a lo largo de las calles. Distribución es el poder que enciende y permite en funcionamiento de los aparatos que utilizamos todos los días para mantener nuestra comida fresca, nuestra ropa limpia y nuestros hogares frío o caliente.

La energía eléctrica, después de ser producida en las estaciones generadoras se transmite a los consumidores para su utilización. Esto se debe al hecho de que las centrales eléctricas suelen estar situadas lejos de los centros de carga. La red que transmite y entrega energía de los productores a los consumidores se llama el sistema de transmisión.

A continuación, se muestra un diagrama de línea única típico que representa el flujo de energía en un sistema de potencia dado:

[pic 2]

1. DESARROLLO

Durante su operación un sistema eléctrico de potencia se somete a diversos disturbios, desde descargas atmosféricas hasta aquellos provocados por accidentes o descuidos humanos. En este tipo de situaciones es cuando entran en acción las protecciones eléctricas, los cuales son un conjunto de dispositivos y elementos que evitarán que el equipo se dañe y que el suministro eléctrico continúe sin interrupciones.

Se mencionan algunos términos tales como los transformadores de potencial y los transformadores de corriente, ya que ellos permiten obtener mediciones, tanto de voltaje y de corriente, a niveles que puedan ser maniobrados sin riesgo alguno.

Estas señales eléctricas sirven como mediciones de las líneas de transmisión, y a su vez, alimentan unos dispositivos llamados relevadores de una manera continua, los cuales envían una señal de disparo hacia los interruptores de potencia cuando detectan algún parámetro fuera del rango de operación normal; de esta manera, cuando ocurre una operación anormal al abrir interruptores de potencia se deja sin potencial al equipo eléctrico y se reduce el riesgo al daño.

1. Objetivo de un Sistema de Protección

La finalidad de un sistema de protección es preservar y mantener la continuidad del servicio que proporciona un sistema eléctrico de potencia.

Para lograrlo, los elementos de la protección actuarán cuando se presente una falla al separar y aislar el equipo dañado del resto del sistema, permitiendo así su servicio.

Los requerimientos para una protección son básicos:

• Deberán ser selectivos, es decir, únicamente se librará la línea (o transformador) afectada por la falla.
• Deberán ser de operación rápida, de tal forma que se reduzcan al mínimo los daños a los equipos y se eviten problemas de inestabilidad.
• Tendrán flexibilidad para que puedan seguir operando debidamente aun y con cambios en la configuración del sistema eléctrico de potencia.

Los elementos de los que se vale la protección son:

• Relevadores digitales
• Interruptores de potencia
• Transformador de corriente (TC)
• Transformador de potencial (TP)

Un sistema de protección se establece bajo la premisa de la existencia de fallas o disturbios originados por agentes internos o externos al sistema, y su finalidad no es evitar tales fenómenos, sino minimizar sus efectos.

Los dispositivos de protección tienen el objetivo de mantener tanto la seguridad de los equipos e instalaciones, como de las personas que se encuentran en su entorno, garantizando la continuidad del suministro de la energía eléctrica.

1. Relevadores

Los sistemas eléctricos, al igual que cualquier otro sistema, pueden verse afectados por acontecimientos anormales o fallas que producen daños a los equipos, estos daños pueden evitarse o disminuirse mediante las protecciones eléctricas. Un sistema eléctrico de potencia se debe diseñar de tal manera que pueda estar adecuadamente protegido; la función de la protección es originar el retiro rápido del servicio, es decir, dejar fuera de servicio a cualquier elemento de un sistema eléctrico de potencia cuando este sufre un cortocircuito o empiece a funcionar en forma anormal originando daño o interfiriendo con el funcionamiento eficaz del resto del sistema.

Aquí es donde entra otro dispositivo de los sistemas eléctricos de potencia: el relevador. Un relevador diferencial funciona bajo la primera Ley de Kirchhoff pues compara la corriente que entra a un elemento del sistema con la corriente que sale del mismo como un bus, transformador, generador, línea de transmisión y si existe una diferencia que alcance el valor mínimo de operación es suficiente para accionar una salida de disparo del relevador. El esquema de la protección diferencial de corriente de línea está compuesto por dos relevadores iguales, el tipo y características. Cada relevador está ubicado en cada extremo de la línea, lo cual es controlada por interruptores de potencia asociados a cada relevador. Cada relevador adquiere, mide, procesa y analiza la corriente de cada fase en magnitud y ángulo en su extremo, y por medio de un canal de comunicación les llega información de las corrientes que en ese mismo instante son adquiridas, medidas y procesadas por el relevador colateral.

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