Relé de protección: el cerebro que detecta condiciones anormales del sistema
Relé de protección en aplicaciones de MT
Para aplicaciones de disyuntores de media tensión, el relé de protección sirve como «cerebro «Que detecta condiciones anormales del sistema y dirigir el interruptor de circuito para operar. También sirven para proporcionar protección especializada en aplicaciones de interruptores de circuito de potencia de baja tensión para funciones no disponibles en las unidades de disparo del interruptor.
La mayoría de los relés de protección modernos son electrónicos de estado sólido o dispositivos basados en microprocesadores ¡Aunque los dispositivos electromecánicos más antiguos todavía están disponibles y siguen funcionando!
Oferta de relés electrónicos basados en microprocesador o estado sólido. Más flexibilidad y funcionalidad. además de los relés electromecánicos, incluida la capacidad de interactuar con protocolos de comunicaciones comunes, como MODBUS, para la integración en un entorno SCADA.
Sin embargo, sí requieren Poder de control «confiable» para mantener la operación durante condiciones anormales del sistema. Esta alimentación de control confiable es generalmente proporcionada por un sistema de batería de CC, aunque también se encuentran sistemas basados en UPS de CA.
Los relés electromecánicos son típicamente dispositivos monofásicos. Los relés electrónicos de estado sólido suelen estar disponibles en versiones monofásicas o trifásicas. Los relés basados en microprocesadores suelen ser dispositivos trifásicos.
Mientras que los relés electrónicos electromecánicos y de estado sólido típicamente incorporan una función de relé por dispositivo, los relés basados en microprocesadores generalmente abarcan muchas funciones en un dispositivo. Esto hace que un único relé basado en microprocesador sea capaz de realizar las mismas funciones que requerirían varios relés electromecánicos o de estado sólido.
Esta funcionalidad usualmente hace relés basados en microprocesadores. La mejor opción para nuevas instalaciones.
- Transformadores de corriente (CT) y
- Transformadores de voltaje (VTs)
Las cargas en los transformadores de instrumentos, como los relés y medidores, se conocen como cargas para distinguirlos de las cargas del sistema de potencia.
Transformadores de corriente (CTs)
Un transformador de corriente consiste en una bobina. Toroidal mente enrollado alrededor de un núcleo ferromagnético. El conductor para el cual se va a medir la corriente pasa a través del centro del toroide. El campo magnético generado por la corriente a través del conductor hace que la corriente fluya en la bobina.
En esencia, una TC puede ser considerada como una Transformador convencional con un giro primario.
Los transformadores de corriente en los Estados Unidos tienen típicamente 5A secundarias calificadas, con calificaciones primarias de 10-40,000 A y mas grande Para aplicaciones de relevo en instalaciones industriales, las relaciones de CT son típicamente 50: 5-4000: 5.
El sistema de clasificación consiste en una letra y un número. La letra puede ser C, que indica que se puede calcular el porcentaje de corrección de relación, o T, que denota que la corrección de proporción se ha determinado mediante prueba.
El número denota el voltaje que el CT puede entregar a una «carga estándar» a 20 veces la corriente secundaria nominal sin exceder el 10% de error de ratio. Como una alternativa más precisa, se pueden usar curvas de excitación CT publicadas por el fabricante para determinar la precisión del transformador actual.
Para la aplicación de transmisión, el problema en cuestión es él rendimiento del relé de protección en las peores condiciones de cortocircuito, cuando las corrientes secundarias del TC son las más grandes y pueden hacer que la tensión secundaria exceda la clasificación del TC debido al voltaje desarrollado a través de la bobina de entrada del relé.
Esta condición hará que la TC se sature, cambiando significativamente la relación y por lo tanto la precisión de la medición. Para los casos de saturación de TC severa, el relé de protección puede responder de una manera impredecible, como no operar o producir «chatter» de sus contactos de salida.
CTs donde el conductor de energía pasa a través de las ventanas formadas por el bobinado de TC toroidal se conocen como TC de tipo ventana. Los CT diseñados con una barra de bus integral que se ejecuta a través del dispositivo se conocen como CT de tipo barra de bus. Se encuentran disponibles otros diseños, como los TC primarios de herida para aplicaciones de medición y los TC con núcleo de aire sin saturación.
Transformadores de tensión (VTs)
Transformadores de tensión (VTs) se utilizan para reducir el voltaje del sistema de alimentación A un nivel que puede utilizar el relé de protección. El funcionamiento de los transformadores de voltaje es esencialmente el mismo que para los transformadores de potencia convencionales que se analiza en la sección 2 de esta guía, excepto que el diseño se ha optimizado para la precisión. Al igual que los transformadores de corriente, los transformadores de voltaje tienen asignadas clases de precisión por IEEE Std. C57.13.
Clases de precisión VT son designadas W, X, METRO Y, Zy ZZ en orden de aumento de los requisitos de carga.
Los relés de protección se clasifican por función. Para facilitar las representaciones de circuitos, cada función ha sido definida y asignada a un número por IEEE Std. C37.2. Los números de función estándar de IEEE se dan en la Tabla 1.
La tabla 2 da las letras del sufijo de uso común para designar más funciones de protección. Estas designaciones se pueden combinar en varias formas. Por ejemplo, 87T denota un relé diferencial de transformador, 51N denota un relé de sobre corriente de tiempo de tierra residual, 87B denota un relé diferencial de bus, etc.
Tabla 1 – Números de función de dispositivos de relé de protección de uso común
| Número de función del dispositivo de relevo (código ANSI) | Función de protección |
| 21 | distancia |
| 25 | sincronizando |
| 27 | bajo voltaje |
| 32 | poder direccional |
| 40 | pérdida de excitación (campo) |
| 46 | balance de fase (balance de corriente, corriente de secuencia negativa) |
| 47 | voltaje de secuencia de fase (voltaje de fase inversa) |
| 49 | térmico (generalmente sobrecarga térmica) |
| 50 | sobre corriente instantánea |
| 51 | sobre corriente de tiempo |
| 59 | sobretensión |
| 60 | balance de tensión (entre dos circuitos) |
| 67 | sobre corriente Direccional |
| 81 | frecuencia (sobre y subfrecuencia) |
| 86 | cierre patronal |
| 87 | diferencial |
Tabla 2: letras de sufijo de uso común aplicadas a los números de función de relé de protección
| Carta del sufijo | Aplicación de relé |
| UNA | Solo alarma |
| segundo | Protección de bus |
| sol | Protección de falla a tierra [relé transformador de corriente (CT) en un circuito neutral del sistema] o protección del generador] |
| GS | Protección de falla a tierra (el relé CT es toroidal o sensor de tierra) |
| L | Línea de protección |
| METRO | Protección del motor |
| norte | Protección de falla a tierra (bobina de relé conectada en el circuito de CT residual) |
| T | Protección del transformador |
| V | voltaje |
Referencia // Protección del sistema por Bill Brown, P.E., Square D Servicios de ingeniería
