Un relé de distancia es un dispositivo fundamental que dispara el disyuntor en caso de falla. En circuitos de sistemas de potencia de baja potencia, el relé en sí puede activar el circuito, sin el disyuntor. El relé junto con el disyuntor se utilizan para la protección de los sistemas de transmisión y distribución. Los relés se clasifican en grandes según el principio de funcionamiento. Tenemos relés de sobrecorriente, relé diferencial, relé de frecuencia, etc. para los cuales la cantidad de operación es corriente, la diferencia de corriente y la frecuencia.
Basado en la cantidad de operación, se calcula la cantidad de recogida. En el relé de distancia, la cantidad de operación es la impedancia. Basado en la impedancia de la línea de transmisión, el relé funciona. La impedancia de la línea de transmisión se calcula en función de la ubicación de la falla, el voltaje en el momento de la falla y la corriente de falla. Además, los relés se clasifican como relé mho, relé de reactancia, etc., según la distancia de protección o según el tramo de la línea de transmisión. Estos relés se utilizan en gran medida y tienen numerosas ventajas y son más confiables para todos los casos de fallas.
¿Qué es el Relé de Distancia?
Los relés de distancia son los equipos de protección que funcionan en función de la distancia del punto de falla en la línea de transmisión. La distancia se calcula a partir de la unidad generadora. En función de la distancia, la impedancia se calcula evaluando la tensión de falla y la corriente de falla.
Teoría del relé de distancia
La mayor necesidad del relé de distancia se ha producido debido a los inconvenientes del relé de sobreintensidad o sobretensión. El concepto principal es dependiendo del tipo de falla, cómo distanciar la protección se puede proporcionar con cambios. Por ejemplo, el alcance de la falla de línea a tierra (LG) es mucho menor que el alcance de la falla trifásica (LLL). Por lo tanto, si deseamos proporcionar protección hasta un cierto punto, necesitamos ajustar el punto de recogida de los relés de sobrecorriente. Esto no es posible, ya que los relés están diseñados para un valor de corriente de recogida.
Relé de distancia
Por lo tanto, la mayor desventaja del relé de sobrecorriente es que la corriente de falla depende del tipo de falla, por lo tanto, la longitud de la línea que está protegida depende del tipo de falla. De manera similar, la distancia de protección también varía en función de la impedancia de la fuente. Cuanto menor es la impedancia de la fuente, mayor es la distancia recorrida para un tipo particular de falla. Por lo tanto, la distancia para la que el relé de sobrecorriente protege la línea también depende de la impedancia de la fuente.
Un factor más importante que determina la magnitud de la corriente de falla es el voltaje generado. La tensión generada depende de nuevo del tipo de excitación. Es decir, un alternador sobreexcitado funciona con un factor de potencia de retraso y, de manera similar, un alternador subexcitado funciona con un factor de potencia líder. Por lo tanto, estos son todos los factores de los que depende la corriente de falla. Sobre la base de estos factores, se ha diseñado el relé de distancia.
Fundamentalmente, está diseñado para una distancia de protección particular. En función de la ubicación de la falla, se calcula la impedancia general a partir del alternador. La impedancia se calcula en función de la relación de voltaje y corriente. Por lo tanto, la impedancia de la línea de transmisión se convierte en la cantidad de operación para el relé de distancia.
Principio de relé
El principio principal del relé de distancia es que funciona dependiendo de la distancia de falla en la línea de transmisión. Su funcionamiento depende de la impedancia entre el punto de falla y el punto donde está instalado el relé. La impedancia entre el punto de falla y la ubicación del relé se calcula en función de la tensión y las corrientes de la línea de transmisión durante el caso de falla. La impedancia en ese punto en particular se convierte en la cantidad de operación para el relé.
Diagrama de relés de distancia
La siguiente figura muestra la estructura del principio de funcionamiento del relé de distancia. Como se muestra, comienza con la fuente de energía eléctrica, es decir, el alternador. Luego, para medir la corriente, se utiliza un transformador de corriente en serie con la línea. Del mismo modo, se utiliza un transformador de potencial en paralelo con la línea de transmisión, para medir el voltaje de bajada escalonado.
Operación de relé de distancia
Estos dos parámetros se alimentan al relé para evaluar la impedancia de la línea de transmisión. El relé está conectado al disyuntor, como se muestra. Siempre que el relé funciona, envía la señal de disparo al disyuntor, que rompe o aísla inmediatamente la línea defectuosa del alternador. Como se muestra en el diagrama, Zf es la impedancia de falla. Se supone que la falla se produce al final de la línea de transmisión.
Trabajo del relé
Para evaluar la impedancia, el voltaje se calcula a partir del transformador de potencial y la corriente se calcula a partir del transformador de corriente. Ahora, para el funcionamiento del relé, dos pares de torsión importantes juegan un papel vital. Uno está desviando el par y el otro está restaurando el par. Estos dos pares de torsión son los más importantes para el funcionamiento de relés. En relé de distancia, el par de desviación se produce por una corriente secundaria del transformador de corriente y el par de restauración se obtiene por la tensión del transformador de potencial. En condiciones normales de funcionamiento, el par de restauración es mayor que el par de desviación.
Por lo tanto, el relé permanece en modo no operativo. Pero cuando se produce una falla, las corrientes de falla aumentan, lo que aumenta el par de desviación. Por lo tanto, el par de desviación se vuelve mayor que el par de restauración, y el relé funciona. Una vez que se aumenta el par de desviación, cierra el circuito moviendo sus partes dinámicas. El circuito de viaje está cerrado.
Una vez cerrado el circuito de disparo, el disyuntor se energiza. El disparo del circuito puede ser básicamente un interruptor electromagnético. Cuando el circuito está energizado, se abren los contactos cerrados del interruptor. Al abrir los contactos, la línea defectuosa se separa de la parte sana del sistema. Así es como se aísla la línea de falla. En la apertura de los contactos, se forma un arco entre los contactos, que deben extinguirse.
Características del relé de distancia
Las características del relé de distancia se pueden explicar utilizando el diagrama RX. La impedancia de la línea de transmisión está representada por el radio del círculo. Como se muestra, el radio del círculo es Z. El ángulo de fase entre R y X o también llamado ángulo de impedancia para representar la posición del vector theta como se muestra. Las características consisten en dos ejes. Uno es el eje R y el otro es el eje-X. En el diagrama, la posición del vector se muestra para R positivo y X positivo.
Características del Relé de impedancia
La operación se puede explicar en cuatro cuadrantes. En el primer cuadrante, R es positivo, X es positivo, lo que significa que la impedancia de falla es mayor que la impedancia normal. Por lo tanto, el relé funcionará. En el segundo cuadrante, el ángulo es negativo, por lo que el relé no funcionará. Del mismo modo, en el tercer cuadrante, el relé funcionará.
En la región donde el relé no funcionará, el par de restauración es mayor que el par de desviación. Y en la región de operación, el par de desviación es mayor que el par de restauración. Los relés de distancia se aplican en líneas de transmisión cortas, medias y largas.
Tipos de relé
Hemos visto que el relé de distancia está diseñado para una distancia en particular. Basado en la distancia y las características, el relé de distancia se puede clasificar como
Relé de reactancia
En este tipo, el eje X es paralelo al eje R.
Características de Reactancia
Este tipo de relé no funcionará para la resistencia de la línea. Funcionará solo para reactancia
Ventajas
- No responderá al arco
- Se puede usar para líneas de transmisión pequeñas
- Puede detectar la falla rápidamente
Desventajas
- En características de reactancia, puede no se utilizará para relé de localización de fallas
- No podrá distinguir entre la falla en nuestra estación u otra estación
- No es adecuado para la línea de transmisión larga.
Relé de impedancia
Las características están representadas por un círculo como se muestra antes
Ventajas
- La adición del elemento direccional se puede utilizar para un mejor rendimiento
Desventajas
- relé no direccional que es el relé responderá a la falla a ambos lados del CT
- La curva de características es demasiado grande, por lo que es posible un mal funcionamiento
- No se puede usar para líneas de transmisión largas.
Relés Mho o características de admisión
Los relés Mho son los más utilizados para las líneas de transmisión largas.
Características de admisión
Ventajas
- El área de falla está bien definida
- Es direccional, por lo que se puede diseñar para operar para un lado particular
- Se puede usar para transmisión larga líneas. Responderá a fallas resistivas y reactivas
Desventajas
- No se puede usar para líneas de transmisión pequeñas.
Por lo tanto, hemos visto el principio de funcionamiento, las características de funcionamiento, los tipos y las ventajas de los relés a distancia. La mayoría de los relés se pueden conectar a microprocesadores para un funcionamiento rápido y fiable. Se puede pensar que podemos usar el relé de distancia para operaciones de alta frecuencia?