La protección de las barras colectoras es crucial para garantizar un flujo de energía confiable e ininterrumpido en redes eléctricas complejas. El corazón de estos sistemas de protección es el bus, un componente importante que conecta múltiples líneas de transmisión de entrada y salida. Pero al igual que transitar por una ciudad ajetreada con sus diversos modos de transporte (automóviles, autobuses, bicicletas y peatones), los autobuses están sujetos a fallas debido a fallas de aislamiento y problemas mecánicos.
Este artículo aborda la importancia de la protección de la zona del bus en la seguridad del sistema eléctrico y examina las causas más comunes de fallas del bus. Al examinar los paralelismos entre los autobuses y la dinámica compleja de una ciudad, los ingenieros y operadores de energía pueden obtener información valiosa para mejorar la confiabilidad de la red, minimizar el tiempo de inactividad y mitigar de manera efectiva posibles cortes. Únase a nosotros mientras examinamos los aspectos críticos de la protección de las zonas de autobuses y descubrimos las causas subyacentes de las fallas de los autobuses.
Necesidad de proteger las zonas de autobuses
La protección de barras o protección de zonas de barras incluye, además de la propia barra, dispositivos como disyuntores, seccionadores, instrumentos, transformadores, etc. Aunque las fallas en las zonas de autobuses son raras, la experiencia demuestra que la protección de los autobuses es muy deseable en estaciones grandes e importantes.
Además, se necesita urgentemente proteger las zonas de bus porque el nivel de fallo en el bus es muy alto y la ubicación de los buses provoca la interrupción del suministro eléctrico a una gran parte del sistema. Una falla de autobús tiende a ser significativamente más grave en términos de seguridad personal, estabilidad del sistema y daños al equipo.
Las propiedades deseables de la protección de zonas bus incluyen las siguientes:
-
Alta velocidad (menos de tres ciclos)
-
Estabilidad en caso de errores externos.
-
Distinga entre errores en la zona de protección y errores en otros lugares.
-
Libertad de operaciones no deseadas
-
Sin operación debido a saturación del CT o fluctuación de potencia
-
Control separado del circuito de disparo de cada disyuntor.
-
Enclavamiento de protección contra sobrecorriente para disparar la unidad generadora cuando la parada de autobús opera en la zona de espera.
-
Reenganche no automático, sin actuación del disyuntor unipolar en caso de fallo del bus.
Causas de las averías del autobús.
-
Soportar fallas del aislador con fallas a tierra resultantes
-
Descarga disruptiva a través del aislador de soporte provocando descarga disruptiva debido a sobretensión.
-
Aislante muy contaminado que provoca descargas disruptivas debido a sobretensión
-
Fallo de otros dispositivos conectados
-
Terremoto, daños mecánicos.
-
Objetos extraños que caen accidentalmente sobre el interruptor diferencial
-
Errores en la operación y mantenimiento de la aparamenta.
Para eliminar las fallas del bus es necesario abrir todos los ramales del circuito de la zona o sección del bus con falla.
Protección de zona bus mediante principio diferencial
En la siguiente figura se muestra un esquema de protección diferencial simple. Se basa en el principio simple de circulación de corriente de que, en condiciones de carga normales o condiciones de falla externa, la suma de las corrientes que ingresan a las barras es igual a la suma de las corrientes que salen de las barras, es decir, I 1 + I 2 = I 3 + Yo 4 + Yo 5 .
Por lo tanto, no fluye corriente a través del relé y no funciona. Cuando ocurre una falla en los sistemas, ya sea de fase a fase o de fase a tierra, la suma de estas corrientes es distinta de cero y algo de corriente fluye a través del relé y hace que el relé funcione y aísle la falla. . sección. El viento en el relé indica una falla dentro de la zona protegida. Esto inicia la apertura de los interruptores del generador CB. 1 y CB 2 y cada disyuntor CB 3, CB 4 y CB 5, incluido el interruptor de bus CB 6 .
En este tipo, los autobuses se pueden dividir en secciones para identificar la falla en esa sección.
La principal desventaja de este tipo de protección diferencial es la diferencia en las condiciones magnéticas de los TC (transformadores de corriente) con núcleo de hierro, lo que puede provocar un mal funcionamiento del relé en caso de fallo externo. Incluso con CT idénticos con grandes núcleos de hierro para evitar la saturación en corrientes de falla máximas, el componente transitorio de CC presenta dificultades debido a su lenta decadencia. La polarización de relés diferenciales mejora significativamente la estabilidad, pero no es una solución completa. Se puede ver que un relé diferencial de bus de alta resistencia puede distinguir entre fallas internas y externas mejor que un relé normal de baja resistencia. En otras palabras, la relación entre la corriente del relé durante una respuesta interna y la corriente del relé durante una respuesta externa es mayor cuanto mayor es la impedancia del relé.
Para superar las dificultades de un transformador de corriente con núcleo de hierro, a veces se utiliza un tipo especial de transformador de corriente sin núcleo de hierro, también llamado acoplador lineal. En un acoplador lineal, el voltaje secundario es proporcional a la corriente primaria. Los devanados secundarios de todos los acopladores en la misma sección de bus están conectados en serie al relé como se muestra en la figura. La suma de sus salidas de voltaje corresponde a la suma vectorial de los voltajes en los circuitos conectados a los buses.
Conclusión
En resumen, proteger las zonas de autobuses y resolver sus fallas es de suma importancia para mantener la confiabilidad y eficiencia de los sistemas de energía. Los sistemas de protección sólidos y las tecnologías avanzadas son cruciales para detectar y remediar vulnerabilidades. Los operadores de la red eléctrica deben priorizar el mantenimiento y seguimiento de los autobuses e invertir en el equipamiento y la formación necesarios. Al mejorar continuamente la protección de las zonas bus y adoptar estrategias proactivas de gestión de fallas, la industria energética puede garantizar un suministro de energía ininterrumpida y mejorar la resiliencia de los sistemas eléctricos modernos frente a desafíos en constante evolución.
Artículo relacionado
Relé de protección de autobús
Preguntas frecuentes
¿Qué es la protección del autobús y por qué es importante?
La protección de los autobuses se refiere a medidas para proteger los autobuses. Son rieles conductores que se utilizan para distribuir energía eléctrica dentro de una subestación o panel. La protección de las barras colectoras es esencial, ya que las fallas o fallos de estos componentes pueden provocar interrupciones importantes en el suministro de energía y posibles daños al equipo.
¿Qué diferentes tipos de sistemas de protección de autobuses existen?
Se encuentran disponibles varios sistemas de protección de bus, incluida protección diferencial, protección de alta impedancia y protección contra sobrecorriente. Cada diseño tiene ventajas y es adecuado para diferentes aplicaciones según el tipo de falla, el nivel de voltaje del sistema y los requisitos operativos.
¿Cómo funciona la protección diferencial en los autobuses?
La protección diferencial compara las corrientes que entran y salen de la zona protegida del bus. Si los cabrestantes no están equilibrados dentro de las tolerancias especificadas, esto indica una falla del sistema. Este esquema se basa en transformadores de corriente y relés de protección para detectar y aislar fallas con precisión, asegurando la integridad del sistema de barras.
¿Cuáles son las principales consideraciones al seleccionar un sistema de protección de autobús?
Al seleccionar un sistema de protección de barras, se deben considerar varios factores. Estos incluyen el nivel de voltaje del sistema, el número y disposición de las barras colectoras, los niveles de corriente de falla, el tiempo de operación deseado, los requisitos de confiabilidad y la relación costo-beneficio general del sistema de protección.
¿Cómo se detectan las averías del bus mediante los sistemas de protección del bus?
Las fallas del bus se detectan monitoreando las corrientes que entran y salen de la zona protegida del bus. Si hay un desequilibrio entre las corrientes de entrada y salida, esto indica una falla. Los relés de protección, configurados con ajustes de respuesta y retardos de tiempo adecuados, detectan estos desequilibrios y toman las acciones necesarias para aislar la sección defectuosa y restaurar la estabilidad del sistema.
