La protección diferencial de línea (87L) se basa en la comparación de la magnitud y el ángulo de las corrientes que entran y salen de la zona de protección. En este blog, describiremos un procedimiento detallado para realizar pruebas exhaustivas de la función 87L, incluyendo pruebas de curva característica, tiempo de operación, estabilidad y bloqueo. Además, discutiremos la importancia de la telecomunicación entre los terminales de la línea y los desafíos asociados.
Preparación y Configuración Inicial
| Equipo |
|---|
| Dos CMC 356 |
| Cables de conexión adecuados |
| PC con software Test Universe |
| Multímetro (opcional) |
Preparativos de Seguridad
| Medida de Seguridad |
|---|
| Uso de equipo de protección personal (EPP): casco, ropa de alta visibilidad, guantes y calzado de seguridad |
| Aislamiento del área con cinta de advertencia de seguridad |
| Implementación de etiquetado de seguridad |
| Mantener una distancia segura del dispositivo que se está probando |
| Asegurar una correcta puesta a tierra |
Checklist Pre-Prueba
| Paso | Descripción |
|---|---|
| Verificación de Equipos | Asegurar que todos los equipos de prueba están disponibles y en buen estado de funcionamiento. |
| Revisión de Documentación | Revisar los manuales de los equipos y las especificaciones del fabricante del relé. |
| Confirmación de Ajustes | Confirmar que los ajustes del relé están configurados correctamente según los requerimientos del sistema y/o estudio de coordinación de protecciones. |
| Prueba de Comunicación | Verificar la comunicación entre los terminales y la sincronización de tiempo. |
Pruebas Detalladas
1. Inspección Visual
Propósito: Realizar una inspección visual general según el procedimiento.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar el estado físico del equipo | Inspección Visual | Inspeccionar visualmente el equipo para identificar daños físicos, conexiones sueltas o componentes defectuosos. |
2. Configuración y Ajuste del Relé
Propósito: Verificar los ajustes y la configuración del relé de acuerdo con los ajustes finales aprobados.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Asegurar que el relé esté configurado correctamente | Configuración y Ajuste del Relé | Verificar y ajustar los parámetros del relé según las especificaciones aprobadas. |
3. Medición de Valores
Propósito: Verificar los valores secundarios y primarios de voltaje y corriente para todas las fases.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Registrar mediciones de voltaje y corriente | Medición de Valores | Medir y registrar los valores de voltaje y corriente en todas las fases: IR,VR,IS,VS,IT,VT. |
4. Prueba de Curva Característica
¿Qué es una curva característica? Una curva característica define la relación entre la corriente diferencial y la corriente de restricción en un relé de protección diferencial. Esta curva es esencial para determinar cuándo el relé debe operar en función de las condiciones de corriente medida. La prueba de la curva característica asegura que el relé opere correctamente conforme a los ajustes configurados.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar la operación del relé conforme a su curva característica configurada | Conexión y Configuración | Conectar el CMC 356 a los terminales de prueba del relé. Configurar el software Test Universe para inyectar corrientes de prueba. |
| Inyección de Corrientes | Inyectar corrientes que simulen condiciones normales y de falla. Incrementar la corriente hasta el punto de operación del relé. | |
| Registro y Comparación | Registrar los valores de corriente diferencial (Idiff) y de restricción (Irest). Comparar los resultados con la curva característica del relé y verificar que el relé dispare correctamente. |
Notas:
- Repetir las pruebas para diferentes puntos a lo largo de la curva característica.
- Asegurarse de que la respuesta del relé sea consistente con las especificaciones del fabricante.
5. Prueba de Tiempo de Operación
¿Qué es el tiempo de operación? El tiempo de operación es el intervalo de tiempo que transcurre desde el momento en que se detecta una falla hasta que el relé opera (dispara). Esta prueba verifica que el relé opere dentro de los tiempos especificados para asegurar una respuesta rápida y efectiva ante fallas.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar que el tiempo de operación del relé sea conforme a las especificaciones | Configuración de Tiempo | Configurar el CMC 356 para inyectar corrientes de falla y medir el tiempo de operación del relé. |
| Inyección y Medición | Inyectar una corriente de falla y registrar el tiempo desde la inyección hasta la operación del relé. | |
| Comparación de Resultados | Comparar los tiempos de operación medidos con las especificaciones del fabricante. |
Notas:
- Repetir la prueba varias veces para asegurar la consistencia de los resultados.
- Documentar todos los tiempos de operación medidos.
6. Prueba de Corriente Diferencial y Armónicos
¿Qué es una prueba de corriente diferencial y armónicos? Esta prueba verifica que el relé pueda diferenciar entre corrientes de falla y corrientes normales o armónicas, asegurando que solo opere cuando sea necesario.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar la capacidad del relé para detectar corrientes de falla y bloquearse ante armónicos | Inyección de Corrientes y Armónicos | Inyectar corriente en una fase y aumentar gradualmente hasta que se active la corriente diferencial de arranque (Idiff). |
| Registro de Resultados | Registrar el tiempo de operación y la corriente diferencial de arranque para cada fase (LR a LS, LS a LT, LT a LR). | |
| Pruebas Adicionales | Realizar pruebas para diferentes curvas de operación (NI, EI, LTI, DT, etc.). |
Notas:
- Documentar los resultados y comparar con las especificaciones del fabricante.
- Verificar que el relé opere correctamente bajo diferentes condiciones de prueba.
7. Pruebas de Estabilidad del Relé
7.1 Prueba de Estabilidad con Corrientes Normales
¿Qué es la estabilidad del relé? La estabilidad del relé se refiere a su capacidad para no operar incorrectamente durante condiciones normales de operación y fallas externas. Esta prueba asegura que el relé no dispare erróneamente cuando no hay una falla en la zona protegida.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar que el relé mantenga la estabilidad durante condiciones normales de operación y no dispare incorrectamente | Inyección de Corrientes Normales | Inyectar corrientes que representen condiciones normales de operación de la línea. |
| Monitoreo del Relé | Monitorear el relé durante la inyección de corrientes normales para asegurar que no dispare. | |
| Registro de Resultados | Documentar cualquier evento de disparo incorrecto y ajustar el relé si es necesario. |
Notas:
- Realizar la prueba para diferentes niveles de carga y condiciones operativas.
- Asegurarse de que el relé no opere durante condiciones normales.
7.2 Prueba de Estabilidad ante Fallas Externas
¿Qué es una falla externa? Una falla externa ocurre fuera de la zona protegida por el relé diferencial. Esta prueba asegura que el relé no dispare durante una falla que no se encuentra dentro de su zona de protección, manteniendo así la estabilidad del sistema.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Confirmar que el relé no dispare para fallas fuera de la zona protegida | Simulación de Fallas Externas | Simular fallas fuera de la zona de protección diferencial. |
| Inyección de Corrientes de Falla | Inyectar corrientes de falla y verificar que el relé no dispare. | |
| Verificación de Estabilidad | Asegurarse de que el relé permanezca estable y no opere incorrectamente. |
Notas:
- Realizar la prueba para diferentes ubicaciones de falla externa.
- Verificar que el relé mantenga la estabilidad durante todas las pruebas.
7.3 Prueba de Falla Interna
¿Qué es una falla interna? Una falla interna se produce dentro de la zona protegida por el relé diferencial. Esta prueba verifica que el relé opere correctamente y rápidamente ante una falla dentro de su zona de protección.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar la operación del relé cuando se produce una falla dentro de la zona protegida | Inyección de Corrientes de Falla | Inyectar corrientes que simulen una falla interna en la línea utilizando el CMC 356. |
| Verificación de Respuesta | Asegurarse de que el relé detecte la falla y dispare rápidamente. | |
| Tipos de Fallas | Realizar esta prueba para diferentes tipos de fallas: monofásicas, trifásicas y entre líneas. |
Notas:
- Documentar los tiempos de respuesta y los niveles de corriente en cada prueba.
- Asegurarse de que el relé opere conforme a las especificaciones para cada tipo de falla.
8. Pruebas de Bloqueo
8.1 Prueba de Bloqueo por Armónicos
¿Qué es el bloqueo por armónicos? El bloqueo por armónicos es una función que impide que el relé dispare durante condiciones de inrush de transformadores, las cuales generan altos niveles de armónicos. Esta prueba verifica que el relé pueda diferenciar entre condiciones normales de inrush y fallas reales.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar que el relé pueda bloquear la operación diferencial durante condiciones de inrush | Configuración de Armónicos | Configurar el CMC 356 para inyectar corrientes con componentes armónicos (segundo y quinto armónico). |
| Simulación de Inrush | Inyectar la corriente armónica simulando condiciones de inrush. | |
| Verificación de Bloqueo | Verificar que el relé no dispare durante estas condiciones de inrush. Confirmar que el bloqueo se libera cuando las condiciones armónicas desaparecen. |
Notas:
- Asegurarse de que los niveles de armónicos inyectados sean representativos de las condiciones reales de inrush.
- Documentar los niveles de corriente y los tiempos de respuesta del relé.
8.2 Bloqueo por Fallos de Comunicación
¿Qué es el bloqueo por fallos de comunicación? El bloqueo por fallos de comunicación se asegura de que el relé no opere incorrectamente si se pierde la comunicación entre los terminales de la línea. Esta prueba verifica que el relé bloquee su operación diferencial en caso de pérdida de comunicación.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar que el relé bloquee correctamente en caso de fallos de comunicación | Simulación de Fallos de Comunicación | Simular una falla de comunicación y verificar que el relé bloquee correctamente el elemento diferencial. |
| Verificación de Bloqueo | Verificar que todas las configuraciones de LED y señales de entrada/salida estén correctas según el esquema aprobado. |
9. Prueba de Supervisión de Transformador de Corriente (CTS)
Propósito: Inyectar una corriente de secuencia negativa y verificar que el relé bloquee y restrinja correctamente.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar la función de bloqueo y restricción del CTS | Inyección de Corriente de Secuencia Negativa | Inyectar una corriente de secuencia negativa y medir la respuesta del relé. |
| Registro de Tiempos | Medir y registrar los tiempos de bloqueo y restablecimiento. |
10. Prueba del Esquema de Inter-Trip
Propósito: Insertar el enchufe de prueba para bloquear el relé, cerrar el CB local y enviar una señal de inter-trip.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar la operación del esquema de inter-trip | Inserción de Enchufe de Prueba | Insertar el enchufe de prueba para bloquear el relé. |
| Envío de Señal | Cerrar el CB local y enviar una señal de inter-trip. | |
| Medición de Voltajes | Medir el voltaje de envío en la subestación local y el voltaje de recepción en la subestación remota. |
11. Función del Registrador de Perturbaciones
Propósito: Activar la función del registrador de perturbaciones y verificar el informe para todas las fallas operativas.
| Objetivo | Procedimiento | Descripción Detallada |
|---|---|---|
| Verificar la función del registrador de perturbaciones | Activación del Registrador | Activar la función del registrador de perturbaciones en el relé. |
| Verificación de Informes | Verificar los informes generados para todas las fallas operativas. |
Importancia de la Telecomunicación
La telecomunicación entre los terminales de la línea es fundamental para:
- Comparación de Corrientes: Permite la comparación en tiempo real de las magnitudes y ángulos de las corrientes que fluyen en ambos extremos de la línea.
- Detección Rápida de Fallas: Facilita la detección rápida de fallas internas, mejorando la seguridad y la estabilidad del sistema eléctrico.
- Coordinación de Disparo: Asegura que los relés en ambos extremos de la línea coordinen su operación para aislar eficientemente las fallas.
Tipos de Canales de Comunicación
| Tipo de Canal | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|
| Fibra Óptica | -Alta velocidad y baja latencia -Alta inmunidad a interferencias electromagnéticas -Capacidad para transmitir grandes volúmenes de datos | -Alto costo de instalación -Requiere mantenimiento especializado |
| Microondas | -Puede cubrir largas distancias sin necesidad de cables- -Instalación relativamente rápida -Moderado costo de instalación y operación | -Susceptible a interferencias ambientales -Requiere línea de vista clara -Capacidad de transmisión de datos limitada |
| Enlace de Radio | -Flexibilidad en la instalación -Puede ser desplegado en áreas difíciles de alcanzar -Menor costo en comparación con la fibra óptica | -Susceptible a interferencias de radiofrecuencia -Ancho de banda limitado |
| Cable de Par Trenzado | -Costo relativamente bajo -Fácil de instalar y mantener -Adecuado para instalaciones con distancias cortas | -Susceptible a interferencias electromagnéticas -Limitado en distancia de transmisión |
Desafíos y Consideraciones
| Desafío | Consideración |
|---|---|
| Latencia y Sincronización | Utilizar tecnologías de comunicación de baja latencia y sincronización precisa mediante GPS o señales de tiempo IRIG-B. |
| Confiabilidad del Canal | Implementar redundancia en los canales de comunicación y monitoreo continuo del estado del canal. |
| Interferencias Electromagnéticas | Usar medios de comunicación con alta inmunidad a interferencias, como la fibra óptica. |
| Ancho de Banda | Asegurar que el canal de comunicación tenga suficiente ancho de banda para manejar el tráfico de datos requerido. |
Implementación de la Telecomunicación
- Selección del Canal de Comunicación:
- Evaluar las necesidades específicas de la aplicación, incluyendo distancia, entorno y requisitos de datos.
- Seleccionar el canal de comunicación que mejor se adapte a estas necesidades.
- Configuración y Sincronización:
- Configurar los dispositivos de comunicación y los relés de protección para que utilicen el canal seleccionado.
- Sincronizar los dispositivos utilizando señales de tiempo precisas, como las proporcionadas por el GPS G588 de Omicron.
El GPS G588 de Omicron es una herramienta crucial para la sincronización precisa de tiempo en sistemas de protección y control. Proporciona señales de tiempo altamente precisas que son esenciales para la correcta operación de sistemas de protección diferencial de línea.
Características del GPS G588:
- Alta Precisión: Proporciona sincronización de tiempo con una precisión de nanosegundos.
- Compatibilidad: Compatible con una amplia gama de dispositivos de protección y control.
- Confiabilidad: Diseñado para operar en entornos industriales severos con alta confiabilidad.
Procedimiento para el Uso del GPS G588:
| Paso | Descripción |
|---|---|
| Instalación | Montar el GPS G588 en una ubicación adecuada con vista clara al cielo para recibir señales satelitales. |
| Conexión | Conectar el GPS G588 a los dispositivos de protección y control utilizando los cables adecuados. |
| Configuración | Configurar los parámetros del GPS en los dispositivos conectados para sincronizar con la señal del GPS. |
| Verificación | Verificar la precisión de la sincronización utilizando herramientas de medición de tiempo. |
- Pruebas y Validación:
- Realizar pruebas de comunicación para asegurar que los datos se transmiten correctamente y sin interrupciones.
- Validar que la protección diferencial opere correctamente bajo condiciones de prueba, incluyendo la sincronización precisa de tiempo.
- Monitoreo y Mantenimiento:
- Implementar sistemas de monitoreo continuo para detectar y resolver problemas de comunicación rápidamente.
- Realizar mantenimientos regulares para asegurar la integridad del sistema de comunicación, incluyendo la calibración y verificación del GPS G588.
Mantenimiento y Recalibración
Es crucial realizar mantenimientos periódicos y recalibraciones de los relés de protección diferencial para asegurar su correcto funcionamiento a lo largo del tiempo. Esto incluye:
- Inspección Regular:
- Realizar inspecciones visuales periódicas para detectar cualquier signo de desgaste o daño en los equipos.
- Pruebas Funcionales:
- Realizar pruebas funcionales regulares para verificar que los relés operen conforme a las especificaciones.
- Actualización de Software:
- Mantener el software de los relés actualizado para aprovechar las mejoras y correcciones proporcionadas.
Conclusión
La protección diferencial de línea (87L) junto con una correcta implementación y monitoreo de la telecomunicación entre los terminales de la línea, aseguran que el sistema de protección opere de manera confiable. La elección del canal de comunicación adecuado, junto con una configuración y mantenimiento apropiados, mejora significativamente la seguridad y estabilidad del sistema eléctrico.
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