Solución de redes de distribución a la Detección de Fallas de Alta Impedancia

NOJA Power anuncia la nueva funcionalidad de Protección de Admitancia para sus Reconectadores de la serie OSM

comunicado de prensa

Abril 2017
 NOJA Power Instalación del Reconectador

NOJA Power Instalación del Reconectador

20 de abril de 2017, Brisbane, Australia - NOJA Power anuncia la nueva Protección de Admitancia para su gama de reconectadores OSM - control RC10. La Protección de Admitancia proporciona la posibilidad de detección de fallas a tierra de alta impedancia, proporcionando una solución alternativa para lograr una sensibilidad superior a la ofrecida por la protección convencional contra fallas a tierra. Esta nueva gama de protección está disponible para todos los usuarios del controlador RC10 mediante una actualización de firmware y se logra mediante la evaluación de las características de admitancia de neutro de los alimentadores asociados al reconectador. Esta funcionalidad adicional aumenta la sensibilidad de la protección del reconectador, especialmente en las redes con puesta a tierra compensada y de alta resistencia, donde la corriente de fuga a tierra resistiva está por lo general por debajo de los niveles de detección de protección tradicionales. Mediante el examen de los componentes reales y reactivos de la entrada neutra es posible establecer zonas de protección designadas para los reconectadores, proporcionando mayor sensibilidad y confiabilidad para todas las instalaciones.

En las últimas décadas, la popularidad de un diseño de red sólidamente conectado a tierra ha experimentado un declive general. El motivo principal de este declive es que las fallas a tierra en redes sólidamente conectadas a tierra tienen típicamente altas corrientes de falla a tierra. A pesar de la reducción de la seguridad, la mayor magnitud de falla a tierra implica que los relés conectados a esta red experimentarán un aumento considerable de la corriente neutra en condiciones de falla. Esto permite que la confiabilidad de la protección de falla a tierra fuera viable.

Sin embargo, teniendo en cuenta las implicaciones para de seguridad de la red y en particular el riesgo de incendio forestal, a menudo es ventajoso implementar esquemas para limitar la corriente de falla a tierra en un alimentador. Existen múltiples técnicas disponibles para lograr la reducción de fallas a tierra, desde la puesta a tierra de alta impedancia hasta las bobinas Petersen y la compensación activa. Cuando se implementan técnicas de limitación de falla a tierra, a menudo los niveles de falla a tierra se conducen por debajo de los niveles de detección para relés convencionales y se requieren técnicas adicionales para detectar la presencia de una falla.

Esta reducción en la magnitud de falla a tierra implica que los ingenieros de protección necesitan utilizar nuevos métodos para detectar fallas a tierra con sensibilidad suficiente en redes de alta impedancia. La respuesta a este desafío es la protección de admitancia.

En términos simples, la protección de admitancia es una medida de "la facilidad con que la corriente escapa del sistema". Entre mayor sea el valor de la admitancia de neutro, más fácil es que la corriente escape del circuito. Al establecer el límite máximo al cual pueda llegar este valor, la protección de admitancia establece un algoritmo que determina el disparo, incluso en casos en que la corriente de falla a tierra sea de baja magnitud. En condiciones de falla a tierra la correspondiente impedancia disminuye, (lo cual es contradictorio cuando se compara con los principios de operación de la mayoría elementos de protección) mientras que la admitancia aumenta. La mayoría de los elementos de protección operan cuando las magnitudes de los parámetros de referencia de la red incrementan drásticamente (ej. Aumento de corriente, aumento de voltaje, etc.). Desde una perspectiva de protección de red, la admitancia, y su incremento en condiciones de falla, se convierte parámetro más fácil de calcular y comprender. Simplemente, entre más crítica sea la falla, mayor la admitancia. Al definir la magnitud límite a la que pueda llegar el valor de admitancia, se establece el disparo de la protección de falla a tierra, esto, incluso cuando las desviaciones individuales de voltaje o corriente sean pequeñas. Esta es la razón por la cual la protección de admitancia se considera como de invaluable valor en casos de redes de alta impedancia o en casos de protección de líneas con baja corriente de falla a tierra.

 

Ejemplo de configuración de la zona de protección de admitancia

 

En términos prácticos, la falla a tierra es una combinación de efectos reactivos (carga de línea capacitiva e inductancia de líneas / puesta a tierra) y el componente resistivo (flujo de corriente convencional en el lugar de la falla y su retorno a través de la puesta a tierra del transformador aguas arriba). Mediante el análisis de cada uno de estos efectos de forma independiente, es posible inferir la presencia de una falla, incluso cuando el valor nominal de los componentes de falla a tierra individuales, parecen pequeños. El beneficio adicional de utilizar esta técnica está asociado con la polaridad de los vectores, ya que los componentes de admitancia pueden determinarse con base en la dirección como resultado del signo del valor. Por lo tanto, la protección de falla a tierra direccional se puede lograr mediante el uso de protección de admitancia también. La figura 1 muestra un ejemplo de utilización de intervalos de conductancia aceptable y valores de susceptancia, con protección operando tan pronto como la magnitud en las direcciones hacia adelante o hacia atrás excede los límites calculados de admitancia neutra.

Tradicionalmente, la protección de admitancia sólo ha estado disponible en tensiones a nivel de Transmisión. Con las mejoras en la estabilidad del voltaje y el balance en las redes de distribución, se ha podido empezar a utilizar las características de admitancia como un método más preciso para detectar fallas. La última implementación de la protección de admitancia de NOJA Power RC10 proporciona accesibilidad a protecciones de niveles de transmisión en un entorno de red de distribución, proporcionando mayor sensibilidad y efectividad a la hora de implementar protecciones.

Las redes de distribución a nivel mundial están evolucionando para ofrecer niveles más altos de seguridad y manejo de riesgos. Aunque que las redes tradicionales conectadas sólidamente a tierra generan corrientes de falla altas, estas permiten desarrollar esquemas de protección simplificados. El riesgo de estas altas corrientes de falla motiva a nuestros clientes a nivel global a implementar sistemas de puesta a tierra de alta impedancia que requieren protecciones más complejas para así limitar dichas corrientes. La protección de admitancia es una de las soluciones que ahora proporcionamos para estos sistemas.

La protección de admitancia es la solución de protección ideal para redes con alta impedancia, redes con neutro compensado o no aterrizadas. Mediante la utilización de la detección de voltaje y corriente incorporada dentro de los reconectadores NOJA Power serie OSM, se ha logrado una protección de admitancia para proporcionar una mayor sensibilidad a fallas a tierra. En una era en la que la eficiencia de la red y la precisión de protección para la mitigación de incendios forestales es primordial, la protección de admitancia ofrece una solución rentable para la detección de fallas a tierra donde mayor sensibilidad y precisión es requerida.