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Tecnologías para detectar conductores cortados
Erich Lorber, Gerente de Marcas de Comulsa.
En redes eléctricas de distribución, el esquema de protección ANSI 46BC detecta conductores cortados con mayor precisión que otras tecnologías, permitiendo implementar protecciones más eficientes.

Gracias a la preocupación por los riesgos de incendios forestales y al desarrollo de nuevas tecnologías, hoy en día existen soluciones sencillas para determinar las discontinuidades de fase y los conductores derribados en las redes eléctricas, empleando -por ejemplo- modernos relés semiconductores en conjunto con dispositivos de protección de campo.

Estos equipos ofrecen funciones avanzadas de control y comunicaciones, otorgando capacidades adicionales en la detección de conductores cortados gracias a la simplicidad del esquema de protección ANSI 46BC y las técnicas de protección de secuencia de fase negativa. En este sentido, esta implementación tiene numerosas posibilidades y variantes para distribuidoras, cooperativas, concesionarias de energía eléctrica y clientes que buscan reducir su riesgo de incendios forestales.


¿Cómo funciona la protección ANSI 46BC?

Aunque la protección NPS (Negative Phase Sequence) es un excelente detector de desequilibrio de fase, los valores de I2 (corriente de secuencia negativa) pueden ser sensibles a los ajustes de la carga real debido a los límites prácticos para lograr redes equilibradas. En cambio, la protección ANSI 46BC para conductores cortados compara la relación entre la corriente de secuencia de fase positiva (I1) y la de secuencia de fase negativa (I2), en lugar de cada elemento de protección aislado. Cuando las líneas eléctricas trifásicas experimentan una discontinuidad, el equilibrio efectivo de corriente y voltaje a través de las tres fases está comprometido. Esta discontinuidad podría ser un conductor roto, ya sea aterrizando en el suelo, o un fusible monofásico quemado en una o dos de las fases. Estas discontinuidades no necesariamente pueden dar lugar a mayores sobre corrientes, ya que la fuga a la tierra puede ser alta o aproximarse a infinito (conductor flotante cortado aún conectado a un aislador).

Al aplicar la protección NPS a cualquier alimentador en particular, el ingeniero de protección debe entender el principio de impedancia de secuencia de fase negativa y aplicar los ajustes correctos basados en múltiples casos de falla.

Asimismo, la corriente de secuencia positiva está típicamente asociada con la carga en un alimentador, y es usualmente una “buena” medida de lo que se suministra a un cliente. Demasiada corriente de secuencia positiva que fluye a través de un cable, implica que hay una sobrecarga del cliente (o normalmente un fallo trifásico simétrico) y que la corriente debe interrumpirse para proteger el activo.

La corriente de secuencia negativa es esencialmente un desbalance en las corrientes a través de las tres fases, que pueden surgir de múltiples problemas que van desde las conexiones monofásicas mal distribuidas, el uso recargado de una línea dedicada o tipos de conexión a dos fases, como, por ejemplo, fases ubicadas en extremos R y T, por estar fácilmente accesibles.

Normalmente, la protección NPS se fija típicamente alrededor del 30% de la configuración de sobre corriente. Si esto fuese aplicado a los alimentadores de acuerdo a la Tabla 1, podría razonablemente suponerse que el conductor cortado no será detectado. Esto es especialmente frecuente en condiciones de baja carga. Esta tabla también demuestra un caso en el que un conductor cortado puede ser detectado con un alto grado de certeza, a pesar de una corriente de carga tan baja como 10A.

La ventaja de implementar ANSI 46BC es que el valor NPS no se examina aisladamente, sino que se compara con el valor de la corriente de secuencia positiva. Las variaciones normales de la carga pueden causar cambios en la cantidad práctica de corriente de NPS vista por cualquier relé en particular, como se demuestra en la Tabla 1.

Tabla 1: Variaciones de NPS (I2).

La Tabla 2 describe algunas de las situaciones típicas experimentadas en un sistema de tres fases de distribución trifásica. No obstante, a partir de esta tabla, es evidente que una línea sana tiene un cociente I2/I1 de aproximadamente cero, pero cuando aparece una discontinuidad en una o dos líneas, dicha relación se eleva por encima del 20%. Teniendo en cuenta que para la mayoría de las cargas residenciales la impedancia de secuencia positiva y negativa sería similar, se puede inferir que la relación I2 e I1 elimina la necesidad de cálculos de impedancia a medida que las impedancias se anulan.

La implementación de ANSI 46BC en los reconectadores automáticos para redes de distribución permite a los ingenieros de protección configurar el valor de relación en el que se registra un pickup, con un cronómetro definido apropiado para eliminar disparos falsos. Mejor aún, la configuración global del cociente 20% es una zona segura para indicar la presencia de un conductor roto o cortado.

Tabla 2: Cociente I2/I1.

Al simplificar los esquemas de protección más complejos, este tipo de tecnologías está permitiendo a todos los usuarios, tanto de distribuidoras como de privados, aprovechar las últimas capacidades de protección disponibles sin la excesiva complejidad típica de las protecciones avanzadas.

Abril 2017
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