Método de bloqueo de la protección diferencial para evitar disparos no deseados basado en supervisión de la componente continua de la corriente.

Método de bloqueo de la protección diferencial para evitar disparos no deseados basado en supervisión de la componente continua de la corriente.

Método que evita disparos no deseados en sistemas eléctricos, pudiendo ser aplicado a la protección diferencial tanto de una máquina rotativa, como de un generador, una línea o unas barras.

Actúa basándose en la supervisión del signo que toma la componente de continua de la corriente de falta en el momento de aparecer el defecto, en ambos transformadores de corrientes colocados en cada fase, para discriminar entre sí se trata de un defecto externo a la zona de protección o un defecto interno a la misma.

Por tanto, permite bloquear el disparo de la protección diferencial ante un defecto externo que pudiera llegar a saturar alguno de los transformadores de corriente y que diera lugar a un disparo no deseado provocando una mala actuación de la protección.

OBJETO DE LA INVENCiÓN La presente invención plantea un nuevo método con el fin de evitar

disparos no deseados de protecciones diferenciales en sistemas eléctricos,

aumentando así la fiabilidad y seguridad de dicha protección sin perder capacidad de respuesta. El método es de aplicación en cualquier protección diferencial, como por ejemplo, la de una máquina rotativa, un transformador, una línea o unas barras.

Como consecuencia de aplicar este nuevo método se pueden evitar muchas de las situaciones en las que la protección diferencial actúa de una forma incorrecta, provocando un disparo no deseado, debido a la saturación de un transformador de corriente que trae consigo una medida errónea de la corriente que realmente debiera reflejar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN La protección diferencial de una máquina rotativa se basa en la comparación de dos corrientes por fase, por ejemplo, a la entrada y a la salida de cada uno de los devanados de la máquina. En el caso ideal,

estas dos corrientes debieran ser idénticas, y si esto no fuera así, y la protección midiera corrientes diferentes, la protección diferencial debería actuar dejando la máquina fuera de servicio, pues esta situación sería indicativa de que existe un defecto que está dando lugar a una corriente de fuga entre entrada y salida que provoca esa diferencia de corrientes.

Sin embargo, en la práctica esto no sucede, ya que se deben tener

en cuenta las diferencias de medida que existen entre los dos

transformadores de corriente situados en una misma fase. Estas

diferencias se pueden deber, por ejemplo, a que los transformadores

5 procedan de fabricantes distintos, o bien aun siendo del mismo

fabricante, podrían existir pequenas diferencias en la fabricación .

Por todo elio, se debe penmitir un cierto margen de error en la

medida y no activar la protección con la condición de corriente diferencial

10 nula o el sistema redundaría en continuos disparos no deseados.

Por otra parte, los transformadores de corriente suelen sufrir

errores de medida debido al fenómeno de saturación del núcleo

magnético, lo que provocarla la aparición de una corriente diferencial en

15 dicha fase que haría actuar la protección. Este fenómeno de saturación

se debe, o bien por la circulación de una corriente alterna de gran valor

durante un tiempo prolongado, o bien por la componente de continua que

aparece en la corriente cuando se produce un cortocircuito o la conexión

de un transformador cercano a la máquina protegida. De esta forma, el

2 O hecho de que sature un transformador provoca que la medida de la

corriente no refleje fielmente la intensidad que circula por dicha fase, y la

protección diferencial detectarla una diferencia de corrientes en ausencia

de defecto interno real.

25 La componente de continua que aparece en las corrientes de

cortocircuito o de conexión de un transformador es totalmente aleatoria y

depende del momento en el que se produzca la falta o se produzca la

energización del transformador. Si el cortocircuito o la conexión suceden

en el momento en que la tensión de la fase está pasando por su valor

30 máximo, esta componente continua sería nula para esta fase, mientras

que si la falta tuviera lugar cuando la tensión de la fase pasa por cero, la

componente de continua sería máxima en dicha fase. Por ello, se trata de un proceso totalmente aleatorio e incontrolado, y debe tenerse presente que con gran probabilidad siempre existirá una cierta componente continua en la corriente de defecto.

5

10 El método propuesto en esta invención garantiza el correcto disparo de la protección diferencial mediante la comparación del signo de la componente de continua de la corriente medida por los transformadores de intensidad situados a la entrada y a la salida de los devanados en cada fase de la máquina rotativa protegida.

15 Por tanto, la presente invención tiene como principal objetivo, por medio de dicha comparación, diferenciar entre defectos internos o externos y así evitar todos aquellos disparos no deseados que pudieran tener lugar como consecuencia de la saturación de alguno de los transformadores de corriente.

2 O DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por simplicidad la invención se va a describir para una máquina rotativa trifásica, es decir, con medida de 6 corrientes. Sin embargo, la invención es válida para cualquier protección diferencial sea cual sea su número de entradas de corriente.

25 Tal como se muestra en la Figura 1, el principio básico de operación de la protección diferencial de una máquina rotativa se basa en la comparación de dos cordentes por fase, donde la protección (1) compara la corriente que circula por el lado del neutro (3) IN Y por el lado de los terminales (4) Ir.

30 La relación existente entre la corriente diferencial (8) y la corriente de frenado (9) en cada fase puede estar en zona de actuación (10) o en

zona de no actuación (11) en la curva de disparo, tal como muestra la Figura 2.

5 la La corriente diferencial (8) Id se obtiene como el módulo de la diferencia vectorial de la corriente que circula por el lado de los terminales (4) Ir Y el lado de neutro (3) IN, en cada fase, según se muestra en la siguiente ecuación: 1, =1/, -IN I Por otro lado, la corriente de frenado (9) lb, puede definirse según varios criterios, pero es práctica habitual considerarla como la semisuma de los módulos de las corrientes por el lado de los terminales (4) Ir Y el lado del neutro (3) IN, según se muestra en la siguiente ecuación: I J /, I+I/N I • 2

15 Por tanto, en caso de que la relación entre corriente diferencial (8) Id Y la corriente de frenado (9) lb se sitúe dentro de la zona de actuación (10) para cualquiera de las fases, la protección diferencial provocará el disparo dejando la máquina fuera de servicio.

20 25 Sin embargo, como se ha descrito con anterioridad, en caso de que un transformador de corriente llegara a saturar, éste proporcionarla una medida errónea de la corriente que realmente circula por esa fase de la máquina, dando lugar a una corriente diferencial (8) Id en ausencia de defecto interno real. Este hecho es el principal causante de la existencia de disparos no deseados de la protección diferencial (1) en sistemas eléctricos, donde un transformador de corriente de una de las fases llega a saturar y provoca el disparo de la protección, tal y como muestra la situación descrita en la Figura 3.

30 Asi, el método objeto de la presente invención es comparar el signo de la componente continua de las corrientes medidas por los

transformadores de cada una de las fases con el fin de discriminar si el defecto existente es interno o externo a la zona de protección. De esta forma, se podría bloquear el disparo de la protección diferencial (19) en caso de que el defecto haya sido identificado como externo a la zona de protección (26) , tal como se representa en la Figura 6, aun existiendo corriente diferencial causada por la saturación de uno de los transformadores de corriente. De esta forma se consigue evitar disparos no deseados.

BREVE DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS

Para complementar la descripción que se está llevando a cabo y con el fin de facilitar la comprensión de las caracterlsticas principales de la invención, se acompaña como parte de dicha descripción, una serie de representaciones gráficas donde se ha representado lo siguiente:

Figura 1. Muestra una posible configuración de una protección diferencial para un generador.

(1) Protección diferencial

(2) Generador

(3) Corrientes del generador en el lado del neutro IN

(4) Corriente del generador en el lado de los terminales Ir

(5) Impedancia de puesta a tierra

(6) Transformador

(7) Red eléctrica

Figura 2. Muestra una curva típica de disparo de una protección diferencial.

(8) Corriente diferencial 1,

(9) Corriente de frenado lb

(10) Zona de actuación de la protección

(11) Zona de no actuación de la protección

Figura 3. Muestra una curva genérica de un relé diferencial y una representación de las corrientes diferenciales y de frenado de las tres fases en caso de un disparo no deseado, en el instante de disparo.

5 10 (12) Representación en la curva de diferencial y de frenado de la fase A (13) Representación en la curva de diferencial y de frenado de la fase B (14) Representación en la curva de diferencial y de frenado de la fase C disparo disparo disparo de de de la la la corriente corriente corriente

15 Figura 4. Muestra la representación de una corriente de cortocircuito en un instante en el cual la componente de continua...

1. Metodo de bloqueo de la proteccion diferencial para evitar disparos no deseados basado en supervision de la componente de continua de la 5 corriente, que comprende de al menos de las siguientes etapas; • etapa de medida de las corrientes en cada una de las fases; • etapa de calculo de la componente continua de cada una de las corrientes medidas; 10 •etapa de calculo del signo de las diferentes componentes continuas de cada una de las corrientes; • etapa de comparación de los signos de las componentes continuas en cada una de las fases; • etapa de decision del bloqueo del disparo de la protecciOn 15 diferencial; caracterizado porque se bloquea el disparo de la protecciOn si el signo de la componente de continua de todas las corrientes entrantes de la misma fase no es igual. 20

I= .

O