Qué es un relé a distancia: funcionamiento y aplicaciones

Los relés de distancia son los elementos de protección de distancia más importantes, que dependen de la distancia entre el punto de origen/alimentación y el punto donde se produce el fallo. El principio de estos relés difiere de una forma de protección a otra, porque su rendimiento depende de la relación entre la tensión y la corriente. Hablamos de relés de doble actuador porque una bobina se alimenta de la tensión y la otra de la corriente. Este tipo de relé se utiliza mucho cuando se necesita protección contra fallos, protección de reserva en líneas de transmisión y distribución de alta velocidad, y también cuando el relé de sobreintensidad es muy lento. Este artículo te ayudará a conocer en detalle el relé de sobreintensidad y sus tipos.

¿Qué es el relé remoto?

El relé de distancia también se llama relé de impedancia, elemento de protección a distancia o dispositivo controlado por tensión. Su funcionamiento depende principalmente de la distancia entre las impedancias de los puntos donde se produce la avería y el punto donde está instalado el relé (punto de alimentación). El relé funciona cuando la relación entre la tensión y la corriente se ajusta a un valor predeterminado o inferior al del relé. Este tipo de relé se utiliza para la protección de reserva, la protección de falta, la protección de fase y la protección principal de las líneas de transmisión y distribución. El diagrama del relé de distancia se muestra a continuación.

El diseño del relé de distancia es un simple relé de sobreintensidad. A continuación se muestra el diagrama del relé de distancia con las características de tensión y corriente. La línea de puntos en el diagrama siguiente representa la condición de funcionamiento de impedancia constante del punto o línea.

Teoría del relevo a distancia

El relé de distancia es un elemento de protección a distancia diseñado para medir el punto de fallo. El funcionamiento de este relé depende del valor de la impedancia. El relé dispara el interruptor y cierra los contactos cuando la impedancia del punto de fallo es menor que la impedancia del relé. El relé supervisa continuamente la tensión y la corriente que circulan por el TP y el TC y sólo empieza a funcionar cuando la relación entre la tensión y la corriente (valor de la impedancia) es inferior al valor de impedancia predeterminado del relé.

Principio del relé remoto

El principio de funcionamiento del relé de distancia es muy sencillo y se basa en la relación entre la tensión y la corriente, es decir, la impedancia. Este relé contiene un transformador de potencial para suministrar tensión y un transformador de corriente para el elemento de corriente, que se conecta en serie a todo el circuito. La corriente secundaria del TC produce el par de desviación, mientras que el transformador de potencial produce el par de recuperación. Como sabemos, su funcionamiento depende de la relación entre la tensión y la corriente, es decir, del valor de la impedancia, y también se conoce como relé de impedancia.

El relé remoto sólo funciona cuando la relación entre la tensión y la corriente, es decir, la impedancia, es menor que el valor de impedancia predeterminado del relé. Como la impedancia de la línea de transmisión es directamente proporcional a su longitud, el relé funcionará si se produce un fallo dentro de la longitud de la línea de transmisión o de la distancia predeterminada.

¿Cómo funciona el relé remoto?

El funcionamiento del relé remoto se explica en dos condiciones: condición normal y condición de fallo.

Condición normal: Se dice que es una condición de funcionamiento porque la tensión de línea o el par de restablecimiento es mayor que la corriente de desviación o el par.

En la figura anterior, podemos ver que el relé de impedancia o distancia se coloca en la línea de transmisión entre los puntos AB Considera que la impedancia de la línea es Z en condiciones de funcionamiento. El relé de distancia sólo funciona cuando la impedancia de la línea es menor que la impedancia Z del relé

Condición de fallo: En esta condición, existe la posibilidad de que se produzca una avería en la línea de transmisión cuando la magnitud de la corriente aumenta en relación con la tensión (menos). Esto significa que la corriente en la línea es inversamente proporcional a la impedancia del relé. Por lo tanto, el relé empieza a funcionar en esta condición porque la impedancia de la línea disminuye y es menor que el valor de impedancia predeterminado.

Si se produce un fallo F1 en la línea AB, la impedancia de la línea disminuye por debajo del valor predeterminado del relé y éste entra en funcionamiento enviando la orden de disparo al interruptor. Los contactos del relé se cierran si el fallo llega más allá del estado positivo.

Tipos de relés de distancia

Como los relés de distancia dependen de la relación entre los valores de tensión y corriente, se clasifican en 3 tipos. Son

Relés de impedancia

Este tipo de relé depende de la impedancia Z y es adecuado para la protección contra fallos de fase de las líneas de transmisión de longitud moderada

Relés de reactancia

Este tipo de relé depende del valor de la reactancia X adecuada para la protección contra las faltas a tierra de la línea.

Relé de admisión o MHO

Este tipo de relé depende del valor de la admitancia Y. Es adecuado para la protección contra fallos de fase de las líneas de transmisión largas, se utiliza en presencia de sobretensiones elevadas y también para las mediciones de distancia.

Si se produce un fallo, el relé de distancia funciona según los valores de impedancia, admitancia o reactancia.

Relé de distancia definida

Este tipo de relé funciona cuando el valor de la reactancia o la admitancia es inferior a un valor de impedancia de relé predeterminado. Se trata de relés de tipo impedancia, reactancia, admitancia o mho.

Relevo tiempo-distancia

El funcionamiento de este tipo de relé depende del valor de la impedancia. Esto significa que su funcionamiento depende de la distancia entre la avería y el punto de relé. Funciona de forma más eficaz y oportuna cuando la avería está más cerca del punto de relé. Se trata de relés del tipo impedancia, reactancia o mho.

Prueba y procedimiento del relé remoto

La prueba del relé a distancia es necesaria para verificar los ajustes del relé de protección, la configuración del relé, la instalación, la prueba y la puesta en marcha de todo el dispositivo de protección

Dado que los relés remotos se utilizan para la protección universal contra cortocircuitos, su funcionamiento depende de la medición de magnitudes eléctricas como la tensión y la corriente, de la evaluación del valor de la impedancia de la avería, que es proporcional a la distancia entre el relé y el punto donde se produce la avería.

Asegúrate de que las 3 zonas de relés de protección están ajustadas correctamente.

La zona 1 está configurada para el modo de disparo instantáneo en dirección de avance

La zona 2 está configurada para la anulación temporizada (simple) en la dirección de avance

La zona 3 está configurada para sobrepasar el alcance con doble retardo de tiempo en la dirección inversa.

Asegúrate de que el tipo de sistema eléctrico utilizado para la línea de transmisión de 400kV del modelo trifásico y dos cargas (3 cargas resistivas con dos 9kV) funcionan a 400V

Asegúrate de que todos los demás modos de funcionamiento de la protección están desactivados cuando pruebes un modo de protección.

Comprueba que todas las conexiones del TP, el TC y la línea de transmisión están bien conectadas

Características del relé remoto

A continuación se muestran las características del relé remoto en condiciones de funcionamiento. El eje X muestra la corriente que pasa por el TC y el eje Y muestra la tensión suministrada por el TP.

Si la impedancia de la línea de transmisión es mayor que la impedancia del relé en condiciones de fallo, se produce un par positivo por encima de la línea característica de funcionamiento. Del mismo modo, si la impedancia de la línea es menor que la impedancia del relé en condiciones de fallo, se produce un par negativo.

Además, las características de funcionamiento del relé de distancia pueden explicarse mediante el plano R-X. El radio del círculo es la impedancia de la línea.

X es el ángulo de fase y R la posición del vector.

En la región positiva, la impedancia de la línea será menor que el radio del círculo. En la región negativa, la impedancia de la línea será mayor que el radio del círculo. A partir de estas características de funcionamiento, podemos concluir que estos tipos de relés son adecuados para las líneas de transmisión de alta velocidad y se denominan relés de alta velocidad.

Ejemplo

El SIPROTEC 7SA522 es un ejemplo de relé remoto, un tipo de relé moderno. Se utiliza para conseguir una protección remota de diafragma completo y realiza todas las funciones necesarias para proteger la línea eléctrica. El esquema unifilar de este tipo de relé se muestra a continuación.

De la figura anterior,

21/21N es la distancia de protección

FL es el localizador de fallos

50N/51N, 67N es la protección direccional contra los fallos a tierra

50/51/67 es una protección de sobreintensidad de reserva

50 STUB es la etapa de sobreintensidad de la barra colectora

68/68T representa la oscilación de la potencia (detección o disparo)

85/21 es para la teleprotección a distancia27WI es para la protección de potencia débil
el 85/67N es para la protección remota contra fallos a tierra

el 50HS es para la protección del interruptor

el 50BF es para el fallo de los frenos

59/27 es para la protección contra la sobretensión

el 810/U es para la protección contra sobretensión/subtensión

25 es el control sincrónico

79 es el cierre automático

74TC es el circuito de liberación

86 indica el comando de bloqueo

Ventajas

El ventajas del relé a distancia en comparación con el relé de sobreintensidad son los siguientes

• Sustituye a la protección de sobreintensidad de la línea de transmisión
• Proporciona una protección muy rápida
• La coordinación y la aplicación son muy sencillas
• Disponible con configuración permanente y sin necesidad de ajustar los parámetros
• Efecto de la generación del nivel de falla, la magnitud de la corriente de falla es menor
• Permite el recubrimiento de alta carga

Desventajas

El desventajas de la carrera de relevos o relés de impedancia se ilustran a continuación

• Como actúa a ambos lados de una línea, se dice que es no direccional.
• No es capaz de reconocer las faltas internas y externas de una línea
• La resistencia al arco de una línea de falla afecta al funcionamiento del relé de distancia. Dado que el arco existe cuando el fallo se produce en cualquier punto.
• Las fluctuaciones de potencia afectan al rendimiento del relé de distancia porque el área cubierta por el círculo a ambos lados del plano R-X es grande
• La capacidad de medir la resistencia a los fallos es limitada.

Aplicaciones

El aplicaciones del relé remoto son

• Se utilizan sobre todo para proteger las líneas de transmisión y distribución de las altas tensiones de CA
• Proporcionan protección de la tensión alterna de reserva frente a diversos fallos en las líneas de distribución y transmisión trifásicas, fase a fase y fase a tierra.
• Los SSR remotos se utilizan mucho porque proporcionan protección a distancia para todo tipo de fallos en las líneas de transmisión (cortas, medias, largas y principales).

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