Protección Eléctrica

Protección Eléctrica y por aparatos automáticos en las subestaciones.
Información sobre la plantilla
Proteccionelectrica.jpeg

Protección eléctrica: Se logra mantener la estabilidad del sistema energético y de los consumidores.

Deterioro de los sitemas energéticos

El equipo eléctrico de los sistemas energéticos, de las redes y los consumidores puede estar expuesto a todo tipo de deterioro y regímenes anormales.
En la mayoría de los casos los deterioros se producen a causa del aumento de la corriente o de la caída del voltaje en los elementos del sistema energético.
La corriente elevada produce gran cantidad de calor que puede provocar destrucciones en los lugares deteriorados de los equipos y recalentar las líneas y los equipos no afectados por donde pasa también la corriente.

El bajo voltaje afecta, también el bajo voltaje de los consumidores de energía y la estabilidad del trabajo en paralelo de los generadores y del sistema energético.
En cuanto a lo regimenes anormales, estos hacen cambiar generalmente el voltaje, la corriente y la frecuencia. Cuando el voltaje y la frecuencia disminuyen existe el peligro de afectar el trabajo normal de los consumidores y la estabilidad de trabajo del sistema energético. Cuando el voltaje y la corriente se elevan, existe el peligro de afectar el equipo y las líneas de transmisión.

De este modo los deterioros afectan el trabajo del sistema energético y de los consumidores , mientras que los regimenes anormales crean posibilidades de aparición de averías o afectan el trabajo del sistema energético. La mayoría de los desperfectos en los sistemas eléctricos provocan cortocircuitos de las fases entre sí o a tierra. Un cortocircuito a tierra, es un cortocircuito de la fase con cualquier cuerpo, que establece una diferencia de potencial con respecto a tierra.
En el enrollado de las máquinas eléctricas y de los transformadores ocurren, además cortocircuitos entre las espiras de una sola fase.

Causa de los cortocircuitos

La causa principal de los cortocircuitos es la destrucción del aislamiento, la aplicación de sobrecargas y de efectos mecánicos ( ruptura de conductores , conexión de conductores, destrucción de conductores ,etc), así como errores cometidos por el personal durante las operaciones, por ejemplo, la desconexión de desconectivos bajo carga..
Todo deterioro de los equipos es consecuencia de defectos en su construcción , defectos del montaje, errores en el proyecto, mantenimiento inadecuado y régímenes anormales de trabajo. Por eso no se puede considerar que las fallas sean inevitables, aunque siempre existe la posibilidad de su aparición .

El cortocircuito es una falla bastante seria . En el momento de producirse la fuerza electromotriz del generador se cortocircuita con una resistencia relativamente débil de los generadores, transformadores y líneas . Por eso, en el circuito de la fuerza electromotriz cortocircuitada, aparece una corriente elevada que se llama corriente de cortocircuito.

Tipos de cortocircuitos

1.Cortocircuitos trifásicos
2.Cortocircuitos bifásicos
3.Cortocircuitos monofásicos
4.Según el número de fases cortocircuitadas entre sí o a tierra.

Durante los cortocircuitos aumenta la corriente y disminuye el voltaje de los elementos del sistema lo que conduce a la reducción del voltaje y en todos los punto de este. La mayor reducción del voltaje tiene lugar en el punto del cortocircuito y sus alrededores. En los puntos de la red que están alejados del lugar deteriorado, el voltaje disminuye en menor escala.
Como resultado del cortocircuito , el aumento de la corriente y la reducción del voltaje provocan una serie de consecuencias graves como son:

Consecuencias de los cortocircuitos

La corriente de cortocircuito , conforme a la ley Joule-Lenz, produce gran cantidad de calor en la resistencia activa del circuito. En el punto deteriorado, este calor y la llama del arco eléctrico provocan grandes destrucciones que dependen del tiempo y de la intensidad del cortocircuito.

  • Al pasar por el circuito no defectuoso , la corriente de cortocircuito lo calienta hasta límites inadmisibles , lo que puede destruir el aislamiento y los conductores del circuito no afectado.
  • La reducción del voltaje en el momento del cortocircuito afecta el trabajo de los consumidores y sobre todo de los motores eléctricos , pues en esto disminuye la magnitud de la velocidad de rotación.

Los equipos más sensibles a la reducción del voltaje son los instrumentos electrónicos, equipos de iluminación, etc.

Otra consecuencia todavía más grave de la reducción del voltaje, es la afectación del trabajo estable, en paralelo de los generadores en las centrales eléctricas . esto puede afectar gravemente todo el sistema de desconectar todos los consumidores.

Estas consecuencias del cortocircuito confirman que este es una falla peligrosa que requiere la desconexión urgente del circuito afectado.

En cuanto al régimen anormal de trabajo, este es un régimen de valores de corriente , voltaje y frecuencia que son peligrosas para el funcionamiento del equipo y del sistema.
Regímenes anormales

Sobrecarga debida al aumento de la corriente por encima de su valor nominal: La corriente nominal es la corriente máxima admisible para un equipo determinado, durante un tiempo ilimitado. Cuando la corriente que pasa por el equipo supera el valor nominal, aparece un calor excedente que supera también todas las normas admisibles del calentamiento de este equipo y trae por consecuencia que se destruya o se deteriore el aislamiento eléctrico.

Reducción de la frecuencia debido a la insuficiente potencia de generadores, en el caso de la desconexión inesperada de algunos de estos.

Al disminuir la frecuencia , disminuye el ritmo de trabajo de los mecanismos y se altera el proceso tecnológico de aquellos equipos que requieren velocidad constante.
Aumento del voltaje que tiene lugar generalmente en los generadores hidráulicos en el momento de la desconexión de su carga. Al aumentar el voltaje , el generador aumenta enseguida su velocidad de rotación lo que produce el aumento de la fuerza electromotriz del estator y pone en peligro el estado de su aislamiento. En este caso la protección eléctrica consiste en reducir la corriente de excitación del generador o en desconectarlo por completo. El aumento del voltaje puede constituir un peligro para el aislamiento del equipo , en el caso de la conexión o desconexión de líneas de transmisión eléctrica muy largas.

Protección por relevadores

Los deterioros y los regímenes anormales en las instalaciones electricas ponen en peligro el funcionamiento de los equipos. Debido a esto surge la necesidad de crear y utilizar dispositivos automáticos que desconecten y protejan al sistema y sus elementos.
En calidad de dispositivos de protección se utilizaron durante mucho tiempo los fusibles, pero a medida que aumentaron la potencia y el voltaje de los dispositivos electricos y se hicieron más complejos sus circuitos, este método de protección dejó de ser efectivo. Por eso , sobre la base de los aparatos automáticos hasn sido creados dispositivos de protección más modernos y seguros que se llaman relevadores o relés.

La protección por relevadores – metodo principal de la automatización electrica sin la cual no es posible el trabajo normal y seguro de los sistemas energéticos moderno ealiza un control permanente del estado y del régimen de trabajo de todos los elementos del sistema y detecta la aparición de averias y regímenes anormales.
Al detectar algún deterioro, la protección por relevadores desconecta el circuito defectuoso empleando interruptores especiales . En función del tipo de falla la protección realiza operaciones encaminadas a restablecer el régimen normal o da la señal de alarma al personal de turno.
En los sistemas eléctricos modernos, la protección por relevadores está estrechamente unida a la automatización eléctricam, cuya función es restablecer rapidamente el régimen normal de alimentación de los consumidores.
Importancia principal de la protección por relevadores.

Su función principal es detectar y desconectar rápida y automáticamente el circuito defectuoso, con el fin de evitar que se dañe o se destruya y de asegurar un trabajo normal de la parte restante de la instalación eléctrica o del sistema eléctrico.

Protección de corriente máxima

Constituye una variedad de la protección máxima, por el modo de instalarla y de asegurar el funcionamiento, se aplica ampliamente para la protección de líneas contra cortocircuitos entre fases y entre fases y tierra, en las redes de todos los voltajes, incluso dentro del sistema de necesidades propias de la planta.
En lineas radiales con alimentación unilateral la protección de corriente máxima se instala en la parte inical de cada linea, por el lado de la fuente de alimentación.
Con objeto de asegurar la selectividad, las protecciones se construyen previendo el acrecentamiento de las causas temporales del consumidor con respecto a la fuente de alimentación. La pausa temporal de una protección debe ser mayor que la pausa temporal de la protección anterior en la cantidad de tiempo K ( en segundos) a la cual se le llama escalón de la selectividad y esta constituye la variedad fundamental de protecciones para redes con alimentación unilateral. Para las redes con configuración más completa, la protección de corriente máxima se aplica en calidad de auxiliar en ciertos casos.

Automatización eléctrica

Con el fin de garantizar el suministro ininterrumpido de electricidad a los consumidores en los sistemas electricos y la alimentación segura de los mecanismos de uso interno , se emplean , además de la protección por relevadores distintos tipos de dispositivos automáticos los cuales mencionaremos a continuación.
1.Conexión automática de fuentes de alimentación de reservas ( CAAR)
2.Descarga automática de frecuencia ( DAF)
3.Conexión automática repetida (CAR) de líneas , de barras y de transformadores.

Otros tipos de sistemas automatizados
Ocupa un lugar importante el sistema de señalización
Con el fin de asegurar el control del estado técnico de los equipos y facilitar el trabajo del personal de guardia, se preveen en las pizarras de control distintos tipos de duispositivos de señalización, ubicados en la casa de control de la subestación.
En dependencia de la función que cumplen, se diferencian varios tipos de señalización: la del estado de emergencia, la preventiva y las de mando.
La señalización uindica si estan conectados o desconectados los chuchos, interruptores, dispositivos automáticos .
La posición de los interruptores se señala habitualmente mediante bombillos y pizarras de control.
La señalización de emergencia sirve para avisar al personal acerca de la desconexión de emergencia del interruptor. En este caso se instalan también en las pizarras de mando una señal de emergencia acústica( sirena, bocina) general para todos los equipos y señales opticas individuales para cada uno de los interruptores ( luz intermitente de bombillo de señalización).
 

Principio de funcionamiento de la señalización de emergencia

Está basado en la correspondencia que existe entre la posición de la llave (palanca) de mando y la posición nueva del interruptor desconectado debido al estado de emergencia. La señal acústica se corta inmediatamente después de haber surgido ;: en cambio la señal optica local (bombillo intermitentes), se desconecta mediante la llave de mando poniéndola en posición acorde con la posición real del interruptor.

La señalización preventiva advierte al personal acerca del comienzo de regímenes anormales de trabajo (sobrecarga de transformadores, generadores, etc), los cuales pueden provocar averías. Dicha señalización, así como la de emergencia consta de una señal acústica general y señales ópticas individuales que llevan inscripciones correspondientes para determinar el tipo y el lugar de la desviación del régimen normal .
La señalización de mando asegura la comunicación entre el despachador y el personal operativo de guardia.

Ver también

Fuente

Obtenido de «https://www.ecured.cu/index.php?title=Protección_Eléctrica&oldid=1918182»