ES2412604B2

ES2412604B2 - Método de bloqueo de la protección diferencial para evitar disparos no deseados basado en supervisión conjunta de las fases

Info

Publication number: ES2412604B2
Application number: ES201201259A
Authority: ES
Inventors: Carlos Antonio Platero Gaona; Francisco Rafael BLÁNQUEZ DELGADO; Emilio Rebollo López; Ricardo Granizo Arrabé
Original assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Current assignee: Universidad Politecnica de Madrid
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-12-20
Also published as: ES2412604A1

Abstract

Método de bloqueo de la protección diferencial para evitar disparos no deseados basado en supervisión conjunta de las fases.#Se trata de un método que evita disparos no deseados en sistemas eléctricos con neutro aislados, o a través de una impedancia de puesta a tierra de alto valor óhmico, y donde la corriente de falta en caso de defecto monofásico a tierra no es suficiente para hacer disparar la protección diferencial.#Este método se basa en una lógica de actuación basada en la supervisión conjunta de las fases de forma que sólo permite el disparo si se tienen las condiciones de actuación correspondientes a un defecto bifásico o trifásico, en los sistemas eléctricos con la puesta a tierra descrita previamente.

Description

OBJETO DE LA INVENCiÓN

La presente invención es un método para evitar disparos no deseados de protecciones diferenciales en sistemas con neutro aislado o puesto a tierra a través de una impedancia de alto valor óhmico, donde el valor de la corriente de falta en caso de defecto monofásico a tierra tiene un valor muy reducido en comparación con la corriente asignada del sistema, y por tanto no es suficiente para producir el disparo de la protección diferencial.

Sería de aplicación a cualquier protección diferencial, como por

ejemplo la de una máquina rotativa, un transformador, una línea o unas

barras.

Gracias a este nuevo método se pueden evitar muchos de los disparos no deseados provocados por saturaciones de transformadores de corriente en una de las fases, que causan la activación de la protección inadecuadamente.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Las protecciones diferenciales, que se basan en la comparación de

al menos dos corrientes por fase, por ejemplo en el caso de una máquina

rotativa, comparan la corriente a la entrada y a la salida de cada uno de

sus devanados. Si las corrientes no son similares, esta protección

produce disparo dejando la máquina fuera de servicio, pues se entiende

que existe una corriente de fuga entre entrada y salida que provoca dicha

diferencia de corrientes. En la práctica, las medidas de las intensidades de entrada y salida al devanado nunca son idénticas, debido fundamentalmente a los errores de medida del propio sistema de medida. De esta forma, permitir el disparo de la protección diferencial utilizando como condición de actuación la existencia de intensidad diferencial no nula redundarla en permanentes disparos no deseados.

En los sistemas con neutro aislado o puestos a tierra a través de una impedancia de alto valor óhmico, el valor de corriente de falta en caso de defecto monofásico a tierra es muy bajo en comparación con las corrientes asignadas del sistema.

Esta corriente de defecto a tierra no es suficiente para activar el

disparo de la protección diferencial, por lo que estas protecciones sólo

son sensibles a defectos entre dos o tres fases, en los sistemas con el

tipo de puesta a tierra descrtta.

Sin embargo, son muy frecuentes los disparos no deseados

provocados por la saturación de un transformador de corriente en una de

las fases, lo que provoca la existencia de diferencias entre las corrientes de entrada y salida a una de las fases. El fenómeno de saturación es provocado fundamentalmente por la componente continua que aparece en la corriente cuando se produce un cortocircuito, y provoca que la medida del transformador de corriente sea diferente a la medida real. Esta componente continua depende del instante en el que se produce el cortocircuito, por tanto es aleatoria, y en cada fase toma un valor. De esta

forma, en caso de producirse la saturación de un solo transformador de

corriente en una fase, la protección diferencial detectaria una diferencia

de corrientes en ausencia de defecto interno real.

Este método garantiza el correcto disparo mediante la verificación de la condición de disparo en al menos dos de las tres fases. O si habiendo disparo en una de ellas, en alguna de las restantes se está próximo a la condición de actuación. La presente invención tiene por objeto evitar este tipo de disparos no deseados.

DESCRIPCION DE LA INVENCiÓN

Las protecciones diferenciales se basan en la comparación de al menos dos corrientes por fase. Por simplicidad, se va a describir el método para una protección diferencial que compara dos corrientes en cada fase de una máquina rotativa. tal como se muestra en la Figura 1. donde la protección diferencial (1) compara las corrientes del generador

(2) en el lado del neutro (3) con las del lado de los terminales la máquina

(4).

Una curva de disparo tipica de la protección diferencial se muestra en la figura 2. La zona de actuación (10) y la zona de no actuación (11) dependen de la relación entre la corriente diferencial (8) y la corriente de frenado (9).

La corriente diferencial (8) 1, se obtiene como el módulo de la resta vectorial de las corrientes por el lado de los terminales (4) Ir Y el lado de neutro (3) IN. según se muestra en la siguiente ecuación:

Por otro lado. la corriente de frenado se define generalmente como la semisuma de los módulos de las corrientes por el lado de los terminales (4) IT Y el lado de neutro (3) IN. según se muestra en la siguiente ecuación:

Por tanto, en una protección diferencial se produce el disparo si la

5: relación entre la corriente diferencial (8) y la corriente de frenado (9) están

dentro de la zona de actuación (10). Si este hecho se produce en

cualquiera de las fases, se produce el disparo del relé diferencial, ya que

es el caso más general y aplicable a sistemas con neutro rígido a tierra.

10: En sistemas con neutro aislado o puesto a tierra a través de una

impedancia de atto valor óhmico (5), la corriente de fatta en caso de

defecto monofásico a tierra es muy reducida, comparada con la corriente

asignada del sistema, y resulta insuficiente para provocar el disparo de la

protección diferencial. Por esta razón, la protección diferencial en los

15: sistemas eléctricos puestos a tierra de la forma descrita solo es sensible a

defectos entre fases en el interior del circuito protegido, lo que implica

directamente la existencia de corriente diferencial en al menos dos de las

tres fases. Los disparos de la protección diferencial provocados por la

existencia de corriente diferencial en una sola de las fases son disparos

2 O: no deseados, no tienen sentido para este tipo de sistemas eléctricos. Sin

embargo, debido al fenómeno de saturación descrito previamente, estos

disparos se producen en instalaciones reales.

Por tanto, el método objeto de la presente invención, se basa en el

25: bloqueo del disparo de la protección diferencial en caso de la existencia

de condiciones de disparo en solo una de las fases, siempre que el

sistema eléctrico se encuentre aislado de tierra o puesto a tierra mediante

una impedancia de all0 valor óhmico. Para permitir el disparo de la

protección se debe verificar que al menos en dos de las fases se cumplan

3 O: las condiciones de disparo, esto es, que la relación entre corriente

diferencial y de frenado se encuentre en la zona de actuación. De esta

forma se evitan disparos no deseados.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las caracteristicas de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

Figura 1.-Muestra una posible configuración de una protección

diferencial para un generador.

(1): Protección diferencial

(2): Generador

(3): Corrientes del generador en el lado del neutro IN

(4): Corrientes del generador en el lado de terminales Ir

(5): Impedancia de puesta a tierra

(6): Transformador

(7): Red eléctrica

Figura 2.-Muestra una curva típica de disparo de una protección diferencial.

(8): Corriente diferencial 1,

(9): Corriente de frenado lb

(10): Zona de actuación de la protección

(11): Zona de no actuación de la protección

Figura 3.-Muestra una curva genérica de un relé diferencial y una representación de las corrientes diferenciales y de frenado de las tres fases en caso de un disparo no deseado, en el instante de disparo.

(12): Representación en la curva de diferencial y de frenado de la fase A.

(13): Representación en la curva de diferencial y de frenado de la fase B.

5 (14) Representación en la curva de diferencial y de frenado de la fase C.

disparo: de la corriente

disparo: de la corriente

disparo: de la corriente

10: Figura 4.-Muestra una curva genérica de un relé diferencial y una representación, en el instante de disparo, de las corrientes diferenciales y de frenado de las tres fases en caso de una actuación correcta del relé por un defecto entre dos fases, donde las dos fases con defecto han entrado en la zona de disparo.

15: Figura 5.-Muestra una curva genérica de un relé diferencial y una representación, en el instante de disparo, de las corrientes diferenciales y de frenado de las tres fases por un defecto entre dos fases, donde só.lo una de ellas ha entrado en la zona de disparo.

2O: Figura 6.-Muestra una curva típica de disparo de una protección diferencial donde se ha anadido una nueva zona entre la zona de actuación (10) y la zona de no actuación (11), denominada zona de permiso. (15) Zona de permiso para el disparo

25: REALIZACiÓN PREFERENTE DE LA INVENCiÓN A continuación se describen dos modos de realización preferente del objeto de la invención.

30: Disparo por lógica dos de tres En esta realización preferente se requiere que las condiciones de actuación se cumplan en al menos dos de las fases para que se produzca

el disparo de la protección diferencial. Esto corresponde con la Figura 4,

donde se recoge la curva de disparo de la protección diferencial así como

la representación de las corrientes diferenciales (8) y corrientes de frenado (9) para las tres fases (12-14), en el instante del disparo.

Como se puede apreciar, en esta figura hay dos fases dentro de la zona de actuación (10). Por lo tanto la protección dará orden de disparo. Sin embargo, si se tuviera una situación como la que muestra la Figura 3, donde sólo una de las fases está dentro de la zona de actuación (10), no se produciria el disparo mediante el método descrito en la presente

invención, evitando así un disparo no deseado.

Zona de permiso para el disparo

Esta realización preferente se basa en crear una nueva zona (15) entre la zona de actuación (10) y la zona de no actuación (11), tal como se muestra en la Figura 6.

Esta nueva zona (15), denominada zona de permiso, se utiliza para activar el disparo de la protección si una de las fases está ya dentro de la zona de actuación (10) y al menos otra fase está dentro de esta zona (15). Esta situación se muestra en la Figura 5, donde se puede observar que una de las fases que ha entrado en la zona de actuación (12), y otra de las fases (13) está próxima a la zona de actuación. De esta forma se hace que el disparo sea más rápido, ya que la fase que está próxima a la zona de actuación (10) es muy probable que entre en dicha zona unos instantes después al tratarse de una falta bifásica.

Con esta realización preferente también se evitarlan los disparos

no deseados por saturación de un transformador de corriente, como el

que se muestra en la Figura 3.

•

En el caso que existan dos fases dentro de la zona de actuación

(10) también se producirá el disparo. En el caso de que existan dos fases en la zona de permiso pero ninguna de ellas se introduzca en la zona de actuación, no se producirá el disparo de la protección.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Método de bloqueo del disparo de protecciones diferenciales (1) en sistemas eléctricos con neutro aislado o a través de una impedancia de

5 puesta a tierra de alto valor óhmico (5), donde la corriente de defecto en caso de falta monofásica a tierra no es suficiente para hacer disparar dicha protección, caracterizado porque sólo se permite el disparo de la protección diferencial si al menos dos de las fases se encuentran dentro de la zona de actuación (10).

10 2-Método de bloqueo del disparo de protecciones diferenciales (1) en sistemas eléctricos con neutro aislado o a través de una impedancia de puesta a tierra de alto valor óhmico (5), donde la corriente de defecto en caso de falta monofásica a tierra no es suficiente para hacer disparar

15 dicha protección, según reivindicación 1, caracterizado porque comprende de una zona de permiso para el disparo (15) situada entre la zona de actuación (10) y la zona de no actuación (11), de forma que s610 se permite el disparo de la protección diferencial si una de las fases se encuentra dentro de la zona de actuación (10) y al menos otra no se

20 encuentra en la zona de no actuación (11).