Proteccion diferencial con conductor piloto tipo RYDHL parafeeders

A medida que las redes de distribucion crecen en tamano y se hacencada vez mas complicadas. al mismo tiempo que se produce un conti-nuo incremento en la potencia de cortocircuito. aumenta la dem andapor conseguir una proteccion de reles selectiva y rapida que permiteobtener una distribucion uniforme.

Las protecciones de linea mas sencillas consisten en protecciones desobreintensidad no direccionales o direccionales con caracteristicasde tiempo inverso o constante. En caso de ocurrir tina falta se con-sigue el disparo selectjvo mediante el ajuste de las protecciones demodo que estas puedan operar con diferentes tiempos de disparo(telectividadde tiempos). Sin embargo, este tipo de protecci6n nopuede emplearse en~ con altas potencias de cortocircuito y dondeexiste peligro de que se produzca inestabilidad. IncJ.uso cuando es posi-ble emplear tiempos de funcionamiento largos, la red puede ser de untipo tal que los reles de sobreintensidad de tiempo diferido. por ejemplono producen una proteccion selectiva.

Para poder cumplir las necesidades de tiempo de funcionamiento cortoy selectividad, se emplean amenudo distintos tipos de proteccion com-parativa, tales como proteccion diferencial con conductor piloto, proteccion diferencial transversal o proteccion de llnea con comparaciondiferencial, etc.

La proteccion diferencial con conductor piloto implica una proteccionrapida y selectiva para lineas aereas o cables, donde el funcionamien-to de la proteccion esta basådo en una comparacion directa del valory direccion de las corrientes en los dos extrem os de~ la linea o cable.

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RFR Dec. 1969 Edicion 1

ASEA

PRINCIPIO DEFUNCIONA-MIENTO

La fig. 1 muestra el principio de funcionamiepto para una protecci6n dir r,encialde diseno normal; es decir empleando un rel~ de baja impedancia en el ircuitodiferencial. Las corrientes a cada extrema de la lmea protegida se com aranen amplitud y rase. Durante el servicio normal se obtine una corriente d cir-culaci6n en el circuito auxiliar. Cuando Il = 12 se anula la corriente que ir:"cula por el rel~.

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DR = Rele diferencialM = Punto medio (electrico)

Fig. l. Ptincipio de funcionamiento de la protecci6n diferencial,

Cuando se produce una falta en la zona protegida, la corriente diferenciaI = Il -12 pasa a trav~s delrel~, que entonces entra en funcionamiento y de-sconecta la parte de la instalaci6n averiada" I correspond~ a la corrient enla zona averiada. Una protecci6n de este tipo est~ basada en elllamado rin-cipio de corriente de circulaci6n.

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Dado que los cables y lineas deben ser protegidas en eseste caBo, no es osiblepor razones pråcticas colocar el rele diferencfal exactamente entre los t ans-formadores de intensidad de los extremos, donde la diferencia de potencientre los conductores piloto es cero en condiciones normales de funcion iento,aunque en el daso de falla interna adquiere Ull valor superior al valor deduncionamiento del rele.

En la tig. 2 puede verse un metodo para solucionar este problema.

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DR = Rel~ diferencial

M = Punto medio (el~ctrico)

Fig. 2. Principio de funcionamiento de la protecci6n diferencial.

La protecci6n opera del siguiente modo:

Mientras .1~ lfnea protegid~ no tiene fallas, la cor7ientecircular~ en, losr O?dUC- tores aux1l1ares Il e 12' mlentras que 13 y las bobmas de los rel~s dlfere clales

permanecen deenergizados.

Se supone que los transformadores de intensidad A y B tienen la misma ~elaci6n

RK 60-324 SP2

La nueva proteccion diferencial con conductor piloto ASEA tipoRYDHL tiene un diseiio poco corriente y se caracteriza, por ejejemplo, por el empleo de reles diferenciales proyectos comoreles de tension de una impedancia comparativarnente alta. Laproteccion cumple los requisitos mås exigentes de una protec-cion diferencial con conductor piloto moderno. Las caracterfsti-oas distintivas de la proteccion pueden resurniren los siguientesnueve puntos:

CARACTEtuSTICASPRINCIP AtES

DAlta estabilidad en caso de fallas exteriores

D Corto tiempo de funcionarniento

D Bajo consurno de potencia

D Diseno simple y robusto

D Instalaci6n rapida y mantenimiento sencillo

D Solamente se requieren dos nucleos piloto

D Maxima resitencia admisible en circuito piloto:aprox.l000 ohm ios

D Maxima tensi6n entre hilos piloto: 60 voltios

D Tensi6n de prueba para los circuitos de reles: 5 kV

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RYDHL, con la tapa quitada,

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mRFR Dec. 1969 Edicion 1 3

ASEA

MODO DEOPERl\.CION

La pr.otecci6n ,tipo RYDHL est:f: basada en el p:incipio,de la corriente dd cir-culac16n. La ng. 3 muestra el esquema de la mstalac16n. I

a) Condiciones en carga Inormal.

b) F alls externa tTransformadores de i ensidad

ideales.

)c) F alla interna lT ensi6n por am bos ex~remos.

d) F alla interna l

T ensi6n por un solo e~remo.

Fig. 3. Esquema y diagrama de tensi6n del RYDHL.

El transformador aditivo de la protecci6n est:! conectado al arrollamient se-cundario de los transformadores de intensidad principales situadosa ca ex-trema de la linea protegida. Los dos nucleos piloto y la resistencia Rp!2 est:!nconectados al secundario del transformador aditivo. Se conecta un rele e treel terminal central del secundario del transforroador aditivo y el puntoEstos puntos pueden teller el m ismo potencial en condiciones normales d servi-cia mediante una selecci6n apropiada de la resistencia de los circuitosd pro-tecci6n y conductor piloto. Resistencia Rp = Resistencia total del circuit piloto.

Suponiendo el empleo de transformadores de intensidad y aditivo ideales r e ob-tiene una tensi6n nula entre los puntos de conexi6n del rele para un servi io nor-mal, tal como se indica en el diagrama de tensi6n de la fig. 3a.

En el caso de producirse corrientes de paso elevadas debidas por ejempl , a cor-tocircuitos situados fuera de la zona de protecci6n, la tensi6n entre los' untos deconexi6n del rel~ continuar!! siendo nula (ver fig. 3b) a pesar de que las ensiones2 EA Y 2 EBhayan crecido hasta su valor m!!ximo de 2 EAmax. y2 EB m .re-spectivamente. Este valor est!! determinado por los dos diodos Zener co ectadosen contraposici6n.

El punto de funcionamiento se selecciona de modo qua el rel~ no actt1e en pre-sencia de corrientes asim~tricas que pueden ser causadas por pequenas iferen-cias en los transformadores de intensidad, cuando se producen corriente de corto-circuito elevadas. La protecci6n tampoco actuar~ si uno de los transfor adoresde intensidad se satura durante una falla externa.

RK 60-324 SP4

INFORMATIONASEA RK 160 -324 SP

Si, por otra parte, se produce una falla dentro de la zona de protec-cion y el punto de falla se encuentra alimentado por ambos extre-mos de la linea, las tensiones secundarias de los dos transforma-dores aditivos estaran' en oposicion de rase y no habra corrientede circulacion en el circuito del conductor piloto. Al mismo tiempoy en el secundario de los transformadores de intensidad se pro-ducen tensiones de saturacion elevadas que, sin embargo, son re-ducidas por los diodos Zener a los valores 2 E A m ax. (2 EB m ax.)siones se situan en los conductores piloto entre las estaciones A yB resultando tensiones relativamente altas en las bobinas de losreles (ver tig. 3 c). Entonces acman los reles y se disparan losinterruptores situados a ambos extremas de la linea.

Estas tensiones relativamente altas en las bobinas de los reles seproducen, asirnisrno, en caso de una falla alirnentada por un ex-trerno (Fig. 3 d). Arnbos reles actuarån igualrnente en estas cir-cunstancias.

Estabilid~d

Valores ~e operacion

La proteccion es estable cuando se producen fallas exteriores, estoes, no actua para corrientes de cortocircuito hasta un valor de50 xl. n

Cuando se produce un cortocircuito o una falla a tierra, el RYDHLactuara para la menor intensidad de las indicadas a continuacionexistentes en el punto de falla. Dicha intensidad viene indicadacomo un porcentaje de la corriente nominal de los transformadoresde intensidad principales.

En el caso de una falla alimentada por un solo extremo, ambosdiferenciales recibiran corriente del grupo de transformadores deintensidad, por lo que se producira un disparo sumultaneo. Si lafalla es alimentada desde ambos extremos, los transformadores deintensidad de los extremos contribuiran a la alimentacion de losreles. En ese caso los dos reles diferenciales tendran simultanea-mente una corriente identica.

Valor de operaci6n Tipo de falla Valor de operaci6n(punto de falla) (punto de falla)

25 % R -S 125 %30 % S -T 125 %40 % R -T 65 %

R -S -T 75 %

Tipo de falla

R -tierr aS -tierraT -tierra

El valor de operacion es funcion en cierto modo de la capacitanciadel conductor piloto. Para un valor de C = 1,5}lF (correspondienteaproxim adamente a 15 km de un conductor piloto normal) el valorde operacion es 1,3 veces mayor que los valores indicados en latabla, y para 1pF (10 kms) el valor aumentara en 1,1.

El tiempo de funcionarniento es aproximadarnente de 20 m seg. pa-ra 1,5 x In (corriente nominal).

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A intensidad nominal, el consumo en alimentaci6n trifasica es deaproximadamente 3 VA con 1,4 VA en la rase R.

Consurno ~e potencia

5RFR Dec. 1969 Edicion 1

ASEA

Prestaci6n de Dado qUie la tensi6n del circuito secundario est:1limitada a un valor baj por'los transforma- los diodos Zener, las prestaciones de los transformadores de intensid d prin-~ de inten- cipales ser~ pequenas. La estabilidad, dur ante cortocircuitos extremo y fal-~ las a tierra exteriores, estar~ completamente asegurada si se tienen l s si-

guientes datos para los transformadores de intensidad principales:

Factor de saturaci6n n ~ 10 para una carga secundaria de

5 + in2 (RCT + RL) VA, siendo:

= Intensidad nominal en el secundario de los transformadores de in tensidadprincipales.

RCT= Re.sis~encia del devanado secundario de los transformadores de i4tensidadprmclpales. I

= Resistencia de los cables entre los transformadores de intensida

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cipales y el transformadar aditivo.

Nota: RL se calculacomo longitud sencilla en los sistemas que tienen ~nto neutro puesto a tierra a traves de un dispositivo de alta resistenc a,

y como longitud doble en los sistemas con el punto neutro direct entepuesto a tierra.

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DISENO El transformador aditivo tipo SLMA 3845 (ver dibujo de dimensiones adf ' sto

RFF 1261) es una unidad separada y sin tapa, que puede colocarse en la sici6n

m:f.s conveniente del armario de reles. El transformador aditivo se ens ya con5 kV entre los terminales primario y secundario.

El rel~ diferencial con sus componentes auxiliares va colocado en una Ct jastandard H-4 (dibujo de dimensiones 5283 173-A).

El rel~ tipo RIXD (id. fig. 4, Ap~ndice 7434 037SP) es m'uY robusto y re istentea 1.os golpes. Est~ descrito en el cat~logo HK 42-1E. La bobina del rel~ que esalimentada a trav~s de un puente de rectificadores (:c) se ensaya a 5 kV en loscontactos y el n\1cleo magn~tico. Uno de los contactos se emplea para al mentarun dispositivo de senalizaci6n (:e) tipo RSP, descrito en el cat~logo HK 3-5E.El dispositivo de senalizaci6n puede reajustarse a mana o electricament me-diante un pulsador a distancia (ver dibujo).

Los diodos Zener (:a) de la protecci6n limitan la tensi6n entre los condu torespiloto a un m:f.ximo de 60 Voltios. Es posible, por tanto, emplear condu toresnormales como conductores piloto. Sin embargo, para mayor seguridad n elfuncionamiento, es preferible emplear conductores piloto con una tensi6 de en-sayo mlis elevada y apantallados.

CONDUCTORESPILOTODiseno de losconductorespiloto

Con objeto de poder utilizar el RYDHL con resistencias variables de con uctorpiloto, la protecci6n va equipada con tina resistencia de acoplam iento (:f) quees ajustable por escalones mediante el empleo de dos placas de conexi6n Losdiferentes tipos de conexi6n 'pueden verse en la fig. 5 Y la tabla adjunta. re-sistencia total del circuito deber~ ser aproximadamente 1000 ohms; es ir,la resistencia de acomplamiento de ambos extremas junta con la resiste ade los conductores pilotc} siempre deber~ aproximarse a dicho valor..

Resistencia delos conductores~~

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ASEA INFORMA TION RK160-324 SP ~

Fig. 5. Ajuste de la resistenciade acoplamiento.

Los conductores piloto, disenados especialmente como circuitosauxiliares para las protecciones de reles, son tall seguros en sufuncionamiento que es muy pequena la posibilidad de que se ave...rfen. Sin embargo, si se produjera una interrupcion oun corto-circuito en el circuito de los conductores piloto, la proteccionpuede funcionar de un modo anormal y se producirfan disparosimprevistos. Esto ocurrirfa al interrumpirse el circuitode losconductores piloto al mismo tiempoqi.le la carga en el cable al-canza un valor aproxirnado del 35 % de la intensidad nominal delos transform adores de intensidad. Cuando se produce este tipode averta en los conductores piloto hay disparo en todas las pro-tecciones con un valor de operacion mas baja que la intensidadnominal.

Averias n los con-ductores iloto

El disparo debido a una interrupcion en e! circuito de los conduc-tores piloto podria evitarse, por ejemplo, colocando reles de ar-ranque. Este equipo vi ene descrito mas detalladamente en la in-formacion RK 60';'328 E "Equipo para supervision de los conduc-tores piloto".

Bloqueo

Para detectar las interrupciones o cortocircuitos en los conduc-tores piloto la protecci6n puede suplernentarse con un equipo decontroi continuo de los conductores piloto.

E er-v duc-t

El equipo de ASEA consite fundamentalmente en componentes nor-malizados colocados en uno o ambos extremas de los conductorespiloto.

Dicho equipo puede preparar~e para producir una senal en cual-quiera de las siguientes situaciones:

Interrupcion en losC ortoci rcuito en 10'Senal de averia de

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Este equipo viene descrito en la informaci6n RK 60-328 E.

1969 Edicion 1RFR Dec

conductores pilotos conductores pilotola tension auxiliar

ASEA

RYDHL en unared aislada

Cuando las redes estan aisladas o puestas a tierra a traves de un dis ositivode alta resistencia, los transfonn adores de intensidad se colocan a v ces ensolo dos Iases. En la tig. 6 puede verse como se conectara el RYDH en esecaso. Los valores de operacion de la proteccion en el caso de cortoc rcuitoen dos o tres fases seran los mismos que se indican en la tabla tig. 5

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Fig. 6. Conexi6n del RYDHL en una red aislada con transformadores de in tensid ad en solodos fases.

Intensidad nominal (In) 1, 2 o 5 Amp.Frecuencia nominal 50 () 60 HzValor operacion Ver pagina 5Tiempo de funcionamiento 20 mseg. a 1,5 x InConsumo de potencia Ve r pagina 5Resistencia de acopla-mientoTension auxiliar

DATOSTECHNICOS

Tension de ensayo

Incorporada en la caja110-220 V. c. c. (para el dispositivo dsenalizaci6n) *)5 kV en el prim aria y secundario del t ns -formador aditivo y entre la bobina del eley los contactos.

Datos de los contactos

1,7 kgs.3,7kgs.

Peso RYDHLTransformador aditivo

*) Cuando la tension auxiliar es menar de 110 voltios el indicador RS~ seconecta como se indica a continuacion. I

Observacion. Las conexiones internas entre 15:1 -15:2 y 16:1 -16:2 ~ebenhacerse cuando se emplee una tension menar de 110 V. [CoCo

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ASEA INFORMA TION RK ~O-324 SP

Fig. 7. Resistencias en serie para tensiones auxiliares menores de 110 V. c. c.

1. RYDHL: RK 647 0010 (uno en cada extremo) DA TOS P ~RAPEDillOsl

2. Transform ador aditivo(un transformador encada extrem o)

In = lA: RK 647 0021In = 2A: RK 647 0022In = 5A: RK 647 0025

3 Pulsador para reajusteel~ctrico del disposi-tivo de senalizaci6n(ver cat~logo S 61-1E)

Dispositivo de contacto Cat~logono S 612 0100Dispo s itivo de control (gris)S 612 0120Placa con el siguiente texta:RESETTING (REAJUSTE) S 612 9302

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