MÉTODO Y SISTEMA DE DISCRIMINACIÓN DE FALTAS A TIERRA EN CIRCUITOS CON TRANSICIONES LÍNEA AÉREA-CABLE.

MÉTODO Y SISTEMA DE DISCRIMINACIÓN DE FALTAS A TIERRA EN CIRCUITOS CON TRANSICIONES LÍNEA AÉREA – CABLE 5 DESCRIPCIÓN OBJETO DE LA INVENCIÓN La presente invención tiene por objeto presentar un nuevo sistema de bloqueo 10 de reenganche para faltas monofásicas a tierra en redes de energía eléctrica que cuentan con transiciones línea aérea – cable en las que dichos cables tienen las pantallas puestas a tierra en un solo punto. Este nuevo sistema discrimina si la falta monofásica a tierra se ha producido en la línea aérea o en el cable siendo válida su aplicación para redes en las cuales se han puesto a 15 tierra las pantallas de los cables en sólo uno de sus dos extremos. En base a esta discriminación, el sistema permitirá el reenganche si la falta se ha producido en la línea aérea o bloqueará dicho reenganche si la falta se ha producido en el cable. Esta invención está orientada a redes de distribución de energía eléctrica con neutro puesto a tierra de forma rígida o a través de 20 impedancia limitadora. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Uno de los principales problemas que presenta la operación de los sistemas 25 eléctricos de potencia es la habilitación de las maniobras de reenganche una vez despejadas las faltas monofásicas correspondientes. Si la falta se ha producido en la línea aérea y se permite dicho reenganche, la maniobra puede tener éxito, ya que el aislamiento de la línea aérea es aire que es regenerable. En cambio, si la falta se ha producido en el tramo de cable y se permite el 30 reenganche, la maniobra no puede tener éxito y trae consigo daños más severos en dicho cable al reenganchar contra un defecto, y es una maniobra dura para el resto de equipos de la red eléctrica. La detección de faltas monofásicas a tierra en redes de suministro de energía 5 eléctrica con transiciones líneas aéreas -cables, se realiza de varias maneras diferentes. Una forma de detección de faltas monofásicas a tierra es la instalación de protecciones de distancia que son capaces de calcular la distancia desde el 10 punto del defecto hasta el punto donde se éstas encuentran instaladas. Cuando la distancia calculada es inferior a la longitud del elemento protegido, dichos elementos de protección envían señales de alarma y/o disparo a los elementos de apertura en carga. Esta técnica se emplea habitualmente en la protección de líneas aéreas. Este tipo de protecciones no tienen la precisión suficiente 15 para discriminar si la falta se ha producido en la línea aérea o en el cable. Otra forma de detección de faltas monofásicas a tierra comprende la instalación de protecciones diferenciales de línea que comprueban permanentemente si las intensidades que entran por un extremo de una línea aérea o cable 20 coinciden con las intensidades que salen por dicha línea o cable. En caso de no ser así, dichos elementos de protección envían señales de alarma y/o disparo a los elementos de apertura en carga. Esta técnica se emplea habitualmente tanto en la protección de líneas aéreas de cualquier longitud como en la protección de cables de longitudes inferiores a 20 km. Este sistema 25 de protección sólo se emplea para proteger los tramos completos del circuito, sin discriminación sobre si la falta se ha producido a un lado o a otro de una transición línea aérea -cable. La detección de faltas monofásicas a tierra también se realiza instalando protecciones de sobreintensidad de neutro que miden permanentemente el 30 módulo de la intensidad de defecto monofásico a tierra. Esta técnica se emplea habitualmente tanto en la protección de líneas aéreas de cualquier longitud como en la protección de cables también de cualquier longitud. Este método tampoco discrimina la situación del defecto a un lado o a otro de una transición línea aérea -cable. Otra posibilidad en la detección de faltas monofásicas a tierra es la instalación 5 de protecciones de sobreintensidad con característica direccional, que miden permanentemente los módulos de la intensidad de defecto monofásico a tierra y de la tensión homopolar existente en todo defecto monofásico a tierra, así como el ángulo existente entre ambas magnitudes. Las medidas de tensión e intensidad homopolares de defecto se obtienen a partir de: 10 • Tensión homopolar: transformador de tensión con sus devanados secundarios conectados en triángulo abierto. • Intensidad homopolar: transformador de intensidad toroidal que abrace las tres fases o conexión Holmgreen. 15 En base a la posición relativa de la intensidad homopolar de defecto con la tensión homopolar, se obtiene una señal de alarma y/o disparo a los elementos de apertura en carga. 20 25 El criterio de disparo utilizado empleando las medidas de tensión e intensidad homopolares descritas, es el siguiente: • Existencia de una tensión homopolar superior a un ajuste definido anteriormente. • • Existencia de una intensidad homopolar superior a un ajuste predefinido. Existencia de un ángulo de desfase determinado entre la tensión homopolar medida y la intensidad homopolar medida. Se necesita, por tanto, el cumplimiento de tres condiciones previas antes de efectuar la orden de disparo al elemento de corte en carga correspondiente a la línea aérea o al cable en situación de falta. Esta técnica se emplea 30 habitualmente tanto en la protección de líneas aéreas de cualquier longitud como en la protección de cables también de cualquier longitud. Esta técnica tampoco discrimina si la falta se ha producido a un lado o a otro de una transición línea aérea -cable. Por tanto, ninguno de estos procedimientos determina de forma precisa la 5 ubicación del defecto. Algunas patentes relacionadas con una posible solución del problema técnico planteado son las siguientes: • DETECTION OF EARTH FAUL TS IN THREE PHASE SYSTEMS (G01 R 31/08; International Publication Number: WO 2004/079378 A1) . Esta 10 patente se ha definido para sistemas eléctricos de potencia con neutro puesto a tierra a través de una reactancia, no aislados de tierra por tanto. No presenta una definición de criterios de detección de faltas a tierra en función de la aparición tensiones homopolares. • 15 20 25 • METHOD OF DETECTING AND LOCATING A HIGH-RESISTANCE EARTH FAUL T IN AN ELECTRIC POWER NETWORK (G01 R 31/08; International Publication Number: WO 98/20356) . Esta patente detecta faltas a tierra comparando primero la componente de tensión homopolar con la componente de tensión de secuencia directa de la red, y después la componente de tensión homopolar con la impedancia homopolar de la red. Finalmente, realiza una comparación entre la intensidad de defecto y la componente de secuencia directa de la tensión de red. La invención objeto de la presente patente no compara las componentes de secuencia directa y homopolar de la tensión de red ni aplica un criterio de direccionalidad para determinar la línea que presenta el defecto a tierra. RELÉ DIRECCIONAL PARA LA VIGILANCIA DE AL MENOS UNA LfNEA DE TRANSPORTE DE ENERGfA ELÉCTRICA ALTERNA (H01 H; International Publication Number: ES 466782 A 1) . Esta patente detecta faltas a tierra calculando la impedancia de defecto en módulo y argumento, empleando un criterio direccional para discriminar la dirección 30 del defecto. La invención objeto de la presente patente no aplica un criterio de direccionalidad para determinar la línea que presenta el defecto a tierra. 5 • METHOD FOR DETERMINING LOCATION OF PHASE-TO-EARTH FAULT (G01R 31/08; International Publication Number: EP 1739441 A1) . Esta patente determina la localización del defecto monofásico a tierra en redes trifásicas calculando una curva de carga equivalente en la línea que representa una caída de tensión a lo largo de la misma en situación de fallo. La invención objeto de la presente patente no calcula ninguna caída de tensión en la línea para localizar el defecto. • METHOD ANO SYSTEM FOR DETERMINING LOCATION OF PHASE-TO-EARTH FAULT (G01 R 31/08; International Publication Number: EP 2 10 000 811 A1) . Esta patente determina la localización del defecto monofásico a tierra en redes trifásicas calculando la reactancia del lazo de falta. Determina la zona con defecto por ser ésta el tramo más cercano al punto de medida de todos los tramos para el cual la suma de la reactancias de secuencia directa y homopolar del tramo con defecto y la 15 misma suma de reactancias de secuencias directa y homopolar del resto de los tramos, entre el punto de medida y el tramo en falta, es mayor o igual que la reactancia del lazo de falta determinada. Según lo expuesto anteriormente ninguna de estas patentes soluciona el 20 problema de discriminar que el defecto se encuentra en el cable y bloquear el reenganche. DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN 25 En el caso de faltas en líneas aéreas es una práctica habitual realizar...

1. Método de discriminación de faltas a tierra encircuitos con transiciones línea aérea –cable, donde el cable tiene lapantalla conectada a tierra en un único punto de la instalación, caracterizado porquecomprende, para una 5pluralidad de fases, las siguientes etapas:-medir la intensidad de corriente que circula por la pantalla delcablede cada fase, -calcular el valor del módulo de dicha intensidad de corrienteque circula por la pantalladel cable, 10-identificarselectivamente, en función delos valores de los módulos de intensidad de pantalla calculados, la fase con defecto en el tramo de cable para su discriminación.2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de 15identificar la fase con defecto comprende: -comparar los valores de los módulos de intensidad de pantalla calculados y-determinar si el valor del módulo de intensidad de pantalla de una de las fases supera en un umbral fijado al resto de fases, identificando dicha fase como la fase con defecto en el tramo de cable.203. Método según la reivindicación 1, caracterizado por que la etapa de identificar la fase con defecto comprende:-medir la intensidad corriente de la fase, -calcular el valor del módulo de dicha intensidad de corriente25-comparar los valores de los módulos de intensidad de corriente de la fase y de la pantalla e-identificar dicha fase como la fase con defecto en el tramo de cable cuando la diferencia entre dichos valores es menor que un umbral.30 4. Método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que además comprende una etapa para bloquear el reenganche de la fase con defecto si el defecto está en el tramo de cable.5-Sistema de discriminación de faltas a tierra en circuitos con transiciones 5línea aérea –cable, donde el cable tiene la pantalla conectada a tierra en un único punto de la instalación, caracterizado porquecomprende, para una pluralidad de fases:-medios para medir la intensidad de corriente que circula por la pantalla delcable de cada fase, 10-medios para calcular el valor del módulo de dicha intensidad de corriente que circula por la pantalla del cable, -medios para identificar selectivamente, en función de los valores de los módulos de intensidad de pantalla calculados, la fase con defecto en el tramo de cable para su discriminación.156. Sistema según la reivindicación 5, caracterizado por que los medios paraidentificar la fase con defecto comprenden: -medios para comparar los valores de los módulos de intensidad de pantalla calculados y20-medios para determinar si el valor del módulo de intensidad de pantalla de una de las fases supera en un umbral fijado al resto de fases, identificando dicha fase como la fase con defecto en el tramo de cable.7. Sistemasegún la reivindicación 5, caracterizado por que los medios para25identificar la fase con defecto comprenden:-medios para medir la intensidad corriente de la fase, - medios para calcular el valor del módulo de dicha intensidad de corriente-medios para compararlos valores de los módulos de intensidad de corriente de la fase y de la pantalla y30-medios para identificar dicha fase como la fase con defecto en el tramo de cable cuando la diferencia entre dichos valores es menor que un umbral. 8. Sistema según unacualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado por que además comprende medios para bloquear el reenganche de la fase con defecto si el defecto está en el tramo de cable.5