Conceptos básicos en la protección moderna de sistemas de potencia

Abstract

La protección de sistemas de potencia se ha desarrollado mucho en estos últimos años y es considerada como parte fundamental en el Planeamiento de sistemas de potencia. Los sistemas de protección detectan condiciones normales y aislan la sección con falla mediante la operación de interruptores u otros dispositivos. La protección mediante relés, es uno de los factores que en el diseño de un sistema contribuyen a minimizar el daño al equipo e interrupción del servicio cuando ocurren fallas eléctricas. El capital involucrado en un sistema de potencia para la generación, trasmisión y distribución de la energía eléctrica es tan grande que deben tomarse precauciones apropiadas para asegurar no solamente que el equipo funcione lo más cerca posible de su máxima eficiencia, sino también que esté protegido contra accidentes. El camino normal de la Corriente eléctrica es desde la fuente de energía a través de los conductores de cobre (o aluminio) en los generadores, transformadores y líneas de trasmisión hacia la carga y es confinada en este camino mediante dispositivos aislantes. El aislamiento, sin embargo, puede romperse, ya sea por efecto de temperatura, antigüedad o accidente físico, dando lugar a que la corriente siga un camino anormal conocido generalmente como cortocircuito. Cuando esto ocurre, la capacidad destructiva de la enorme cantidad de energía de un sistema de potencia puede causar cuantiosos daños al equipo, severa caída de voltaje y pérdidas de ingreso debido a la interrupción del servicio. El propósito de los relés de protección y sistemas de relés es el de operar los· interruptores correctos de tal manera de desconectar exclusivamente la sección con falla tan rápidamente como sea posible, minimizando de esta manera loa problemas y daños causados por las fallas. El aislamiento está constituido por aire o por un material de alta resistividad que puede ser usado también como soporte mecánico. El aislamiento mediante aire puede ser cortocircuitado accidentalmente por pájaros, serpientes, cometas, ramas, etc. o puede reducirse su capacidad de aislamiento por ionización debido a tormentas y fuego. Aislamiento orgánico puede deteriorarse debido al calor, antigüedad o puede romperse debido a esfuerzos mecánicos, fenómenos atmosféricos, etc. Los aisladores de porcelana pueden ser cortocircuitados por la suciedad y pueden rajarse. En todos estos casos la pequeña falla da lugar a una corriente que aumenta poco a poco hasta que ocurre un arco. Más aún, si las fallas realmente serias no son interrumpidas rápidamente pueden calentar los conductores lo suficiente para causar daño a otro aislamiento que anteriormente hubiese estado en buenas condiciones.