La baja frecuencia es un indicador fiable de una situación de sobrecarga. Cualquier descenso de frecuencia es causado por un exceso de cargas y, ante esta situación, es necesaria la utilización de relés de mínima frecuencia con el objeto de realizar un deslastre de cargas y equilibrar la generación con el consumo, evitando de esta manera un mayor colapso del sistema. Cuando la frecuencia recupera su valor nominal, se realiza una reposición de la carga que ha sido deslastrada. Esta operación de reposición se lleva a cabo por medio de relés de máxima frecuencia y para cumplir con la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio, una vez que el CDEC ha autorizado a cada empresa a hacerlo.

Cuando la variación de frecuencia es pequeña, el desequilibrio puede ser corregido actuando sobre la regulación de los generadores. Sin embargo, en caso de grandes variaciones, el generador no puede corregirla, por lo que la frecuencia comienza a disminuir corriéndose el riesgo de que colapsen los grupos de generación. Si esta disminución de frecuencia no se corrige, se entra en un proceso irreversible que produce un apagón general.

En situaciones de fuerte déficit de generación, la única forma de recuperar el equilibrio es la desconexión selectiva de cargas. La desconexión de cargas se puede realizar cuando la frecuencia ha disminuido por debajo de uno de los valores fijos de frecuencia con el fin de dar tiempo a la reacción de los grupos de generación ante la bajada de frecuencia mediante la acción de los reguladores de velocidad. Hay que destacar que cuando la disminución de frecuencia es muy rápida, esta acción no es lo suficientemente eficaz, siendo necesario desconectar cargas en función de la variación de frecuencia respecto al tiempo, es decir, mediante el cálculo y operación en base a la derivada de la frecuencia respecto del tiempo (df/dt).

En muchas ocasiones las variaciones de frecuencia son oscilatorias, de tal forma que la operación de las unidades de frecuencia en base a dicho valor instantáneo puede provocar disparos indebidos o la no actuación del relé. Para evitar problemas y proveer una perfecta cobertura frente a variaciones de frecuencia oscilatorias, se pueden utilizar unidades de derivada media de frecuencia que monitorizan los cambios de frecuencia a largo plazo.

Aplicaciones

Los relés de frecuencia son instalados habitualmente en subestaciones y plantas industriales donde se requiere un sistema de deslastre de cargas, siendo las cargas alimentadas exclusivamente por generación local o por una combinación de generadores propios y una derivación de una línea de transmisión. En este segundo caso (figura a), si se produce una falla en la línea de transmisión, los generadores propios estarán sobrecargados y la frecuencia descenderá rápidamente, necesitando esta planta un rápido sistema de deslastre de cargas controlado por relés de frecuencia.

Figura A y B

Si la línea de transmisión suministra a más de una planta y es desconectada por un extremo remoto (figura b), la planta con su propia generación se encuentra proporcionando potencia a la línea, mientras que su propia frecuencia irá decreciendo. Esta salida de flujo de potencia puede ser evitada utilizando relés de protección contra inversión de potencia, pero si no se elimina toda la sobrecarga, el relé de frecuencia deberá desconectar las cargas locales de menor prioridad.

Independientemente de la generación, también se utilizan protecciones de frecuencia en subestaciones de distribución donde se requiere un sistema de deslastre de cargas con una escala de prioridad en la desconexión. Cuando se va recuperando la frecuencia, en la reposición de las cargas también se tiene en cuenta la prioridad.

La utilización de relés de baja frecuencia en nuestro país, se ha visto intensificada debido a la aplicación de la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio en las empresas de transmisión y distribución eléctrica así como en los clientes no regulados del sistema interconectado, tanto Central como del Norte Grande.

En el caso de la mayoría de los clientes no regulados, la implementación de los relés de frecuencia ha significado un incentivo para la optimización del recurso energético, un adelanto en los estándares de calidad en los elementos de protección eléctrica a utilizar en la planta y el comienzo de un completo sistema de monitoreo de cargas.

Debido a la gran importancia que tiene el correcto funcionamiento de los relés de baja frecuencia, se invita a las empresas a asesorarse por especialistas en el tema para una correcta elección de este tipo de equipos de protección.