SISTEMA DE PROTECCION EN LINEAS DE ALTA TENSION

SISTEMA DE PROTECCION EN LINEAS DE ALTA TENSIONDEFINICIN El objetivo de los sistemas de proteccin es remover del servicio lo ms rpido posible cualquier equipo del sistema de potencia que comienza a operar en una forma anormal. El propsito, es tambin, limitar el dao causado a los equipos de potencia, y sacar de servicio el equipo en falta lo ms rpido posible para mantener la integridad y estabilidad del sistema de potencia. Dado que la estabilidad transitoria est relacionada con la habilidad que tiene el sistema de potencia para mantener el sincronismo cuando est sometido a grandes perturbaciones, el comportamiento satisfactorio de los sistemas de proteccin es importante para asegurar la estabilidad del mismo. CARACTERSTICAS DE UN SISTEMA DE PROTECCIN Para que un sistema de proteccin pueda realizar sus funciones en forma satisfactoria debe cumplir con las siguientes caractersticas: - Sensibilidad Detectar pequeas variaciones en el entorno del punto de equilibrio, de ajuste, o de referencia, con mnima zona muerta o de indefinicin. - Selectividad Detectar un determinado tipo de anomala en un determinado componente o equipo del sistema de potencia y no operar ante otro tipo de anomala o ante anomalas en otros equipos. - Rapidez Limitar la duracin de las anomalas, minimizando los retardos no deseados. - Confiabilidad (Reliability) Probabilidad de cumplir la funcin encargada sin fallar, durante un perodo de tiempo. Las protecciones aportan a las siguientes caractersticas deseables en un sistema de potencia: Su disponibilidad (porcentaje del tiempo estipulado, en que el equipo o parte del sistema de potencia est disponible para ser operado o utilizado) . La confiabilidad (probabilidad de que un equipo o sistema pueda operar sin fallas durante un tiempo estipulado). La estabilidad (capacidad de recuperar un estado estable de operacin, caracterizado por la operacin sincrnica de los generadores, luego de una perturbacin).PROTECCIONES PRINCIPALES Y PROTECCIONES 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 proteccin principal falle en despejar una falta, la proteccin de respaldo lo haga. La segunda es para proteger aquellas partes del sistema de potencia que la proteccin principal no protege, debido a la ubicacin de sus transformadores de medida. La necesidad de respaldo remoto, respaldo local o falla interruptor dependen de la consecuencia de esa falta para el sistema de potencia. - Respaldo remoto: Las protecciones de respaldo remoto se ubican en las estaciones adyacentes o remotas. - Respaldo local y falla interruptor: El respaldo local est ubicado en la misma estacin. El objetivo de las protecciones de respaldo es abrir todas las fuentes de alimentacin 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 proteccin. - Detectar cualquier elemento en falla en la cadena de protecciones, incluyendo los interruptores. - Iniciar el disparo de la mnima de cantidad de interruptores necesarios para eliminar la falta. - Operar lo suficientemente rpido para mantener la estabilidad del sistema, prevenir que los equipos se daen y mantener la continuidad del servicio.

PROTECCIN DE LAS LNEAS DE TRASMISINUno de los aspectos importante del estudio de la estabilidad transitoria es la evaluacin del comportamiento de los sistemas de proteccin durante el perodo transitorio, particularmente los rels de proteccin utilizados en las lneas de transmisin. Muchos factores se deben tener en cuenta en el momento de elegir el sistema de proteccin para una lnea de trasmisin: - Tipo de circuito: cable, lnea area, una lnea, lneas en paralelo, etc. - Funcin e importancia de la lnea: Qu efecto tiene la lnea en la continuidad del servicio, tiempo que se requieren para despejar una falta, nivel de tensin. - Otros requerimientos: compatibilidad con el equipamiento existente en las lneas y sistemas adyacentes.Las protecciones usadas para proteger las lneas o cables de trasmisin son: Rel de sobrecorriente Rel diferencial de lnea Rel de distancia -Rel de distancia con comunicacinEQUIPOS PARA PROTEGER UNA LINEA DE TRANSMISION 1.- Interruptor de potencia de alta tensin.Los interruptores de potencia de A. T. se utilizan en las redes de suministro de energa elctrica para unir o separar partes de dichas redes, bien sea en condiciones normales de servicio o en caso de averas. En el caso de producirse avera, el interruptor ha de separar las partes defectuosas de las redes, a ser posible, en el mismo instante de producirse.

1.1.- Apertura de contactos de un interruptor de potencia.En los interruptores de C. A. no se interrumpe la corriente en un momento cualquiera, sino que se aprovecha el hecho de que dicha corriente pasa dos veces por cero dentro de cada periodo, es decir 100 veces cada segundo para una frecuencia. Si se intenta interrumpir repentinamente una intensidad muy elevada (miles de amperios), se produciran en la red sobretensiones muy elevadas, que , adems de perjudicar su aislamiento, formaran un arco entre los contactos abiertos del interruptor, anulando as la maniobra de apertura.2.- Fusibles.Los fusibles tienen la misin de interrumpir el paso de la corriente en un circuito al aparecer sobreintensidades o corrientes de cortocircuito. La interrupcin se realiza por la fusin de un conductor fusible, que normalmente es hilo de plata, que rodea a un soporte aislante y va soldado a las caperuzas externas. Por el efecto de la arena de cuarzo, la extincin del arco se realiza rpidamente, limitando la amplitud del cortocircuito. Normalmente los fusibles de ALTA TENSIN vienen con dispositivos de sealizacin o disparo para facilitar la deteccin de averas.3.- Sobretensiones.Sobretensin es toda tensin que puede poner en peligro la existencia o servicio de una instalacin elctrica. A su vez pueden ser deorigen externo o interno.

3.1.- Sobretensiones externas.Tienen su origen en descargas atmosfricas, y una velocidad de propagacin prxima a la velocidad de la luz (300000 Km / s). Normalmente las descargas se manifiestan en forma de ondas de frente escarpado, alcanzando su valor medio en el corto espacio de tiempo de 1m s (micro segundo) y disminuyendo el valor a cero en unos 100 m s.Las sobretensiones de origen externo pueden ser de varios tipos, por:Descarga directa sobre la lnea; son las ms importantes.Descargas entre nubes prximas a lneas (descarga inductiva).Descarga entre lneas y tierra (descarga indirecta).El efecto pantalla de las edificaciones (descarga reflejada).3.2.- Sobretensiones internas.Tienen su origen en las variaciones de carga en una red, maniobras de desconexin de u interruptor, formacin o cese de un fallo a tierra, corte de alimentacin a un transformador en vaco, puesta en servicio de lnea area o subterrnea, etc.

4.- Proteccin de lneas elctricas contra sobretensiones.El material de A. T. instalado en las lneas ha de poder soportar los efectos de cualquier sobretensin, bien sea de origen externo o interno.Las sobretensiones que alcanzan valores superiores a las tensiones de ensayo del material(conductores, aparato, etc.) son muy peligrosas, tanto por la amplitud de la tensin como por el gradiente de potencial de su frente escarpado. En el calculo de lneas, hay que tener en cuenta los dispositivos para evitar que las sobretensiones puedan daar las instalaciones.5.1.- Dispositivos y aparatos de proteccin.Los dispositivos y aparatos de proteccin contra sobretensiones conectados permanentemente a las lneas elctricas son:Cables de tierra: destinados a prevenir ondas de sobretensiones externas y derivarlas a tierra.. Solamente son eficaces en lneas de 1 categora.Puesta a tierra del neutro, bien sea directamente o a travs de resistencias o impedancia dbiles.Pararrayos, que entran en servicio cuando la tensin alcanza un valor superior a la de servicio y comprendidas entre los limites inferior y superior a la tensin de cebado, provocando la descarga a tierra de la corriente que a l llega, a travs de las lneas a las que est conectado.

6.- Pararrayos.El pararrayos tiene una funcin principal que cumplir, que es la de proteger la instalacin elctrica (transformador, interruptor, conductores de lnea, etc.) contra sobretensiones de origen externo o interno, a la vez que absorbe parte de su energa. Los pararrayos de cuernos (antenas) van siendo reemplazados por el tipoautovlvulas, tambin llamadoresistencia valvularydescargador de sobretensin.6.1.- Pararrayos, autovlvula.Este aparato se compone bsicamente de dos partes, el explosor y la resistencia variable unida a l en seria. Cuando la amplitud de una sobretensin supera la tensin de cebado del pararrayo, saltan arcos en el explosor y cierran el circuito de A. T. a tierra a travs de la resistencias variables. La resistencia variable esta formada por un material conglomerado capaz de variar con rapidez su resistencia elctrica, disminuyendo su valor cuando mayor sea la tensin aplicada y pasndolo a un elevado valor al reducirse la tensin. Se comporta, pues, el aparato como una vlvula, cerrada para la tensin nominal del sistema y abierta para las sobretensiones.

7. SISTEMA DE PUESTA A TIERRAPara la puesta a tierra de apoyos, herrajes, aparatos de maniobra, transformadores, pararrayos y armarios metlicos.Para los cables unipolares aislados reunidos en haz, con el fin de evacuar las corrientes capacitivas y, en su caso, las corrientes de defecto a tierra, se establecer, con carcter general, una conexin entre las pantallas, fiador, herrajes, apoyos, en su caso, y el sistema de puesta a tierra. Adems, sern de aplicacin los siguientes criterios de diseo:La continuidad elctrica del fiador quedar asegurada a lo largo de toda la lnea.Coincidiendo siempre con la fijacin del cable fiador, se realizar la puesta a tierra de apoyos, fiador y herrajes, para los apoyos que soporten conexiones o