Protección por sistema de onda portadora o carrier (Parte 1ª)

Los relés de impedancia y de reactancia para la protección de distancia de largas líneas de alta tensión no aseguran la apertura instantánea de los interruptores situados a ambos extremos de la misma, sobre todo cuando en dicha línea existe una derivación de gran longitud y elevada impedancia.

Esta situación también se da en la línea de la figura 1, protegida por un relé de distancia.

Figura 1

Un defecto localizado en X provoca el disparo instantáneo de los interruptores A y B, en la primera zona.

Un defecto localizado en Y provoca el disparo instantáneo de A, mientras que la apertura de B se produce 0,5 segundos después por actuar en la segunda zona.

Ante defectos o fallos transitorios, la combinación de disparo y reengancha de alta velocidad es de un valor inestimable para la estabilidad del sistema y la continuidad de servicio.

Asimismo, un mayor tiempo de permanencia del fallo da origen a graves daños.

Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema de alta velocidad en la localización del defecto, que permita el disparo de todos los terminales que alimentan el defecto, en un tiempo tan corto como sea posible.

Esto se consigue por medio de la protección carrier o por onda portadora.

El fundamento de la protección carrier es colaborar con los equipos de protección de ambos extremos de la línea.

A través de este canal de comunicación se transmite una onda de alta frecuencia (50 – 500 kHz) denominada “carrier”.

El soporte físico del carrier es la propia línea de transmisión de energía, evitando así la utilización de canales telefónicos o de radio más costosos.

La figura 2 representa esquemáticamente el sistema de transmisión y recepción de la señal de carrier en una línea.

Figura 2

La señal de carrier se introduce en una fase de la línea mediante condensadores de acoplamiento.

Estos condensadores forman parte de los transformadores de tensión capacitivos situados en las salidas de línea y proporcionan aislamiento seguro en alta tensión.

Presentan baja impedancia para la señal de carrier y una impedancia muy elevada para la frecuencia industrial de 50 o 60 Hz, ya que:

Para evitar la dispersión de la señal por el resto del sistema se recurre al empleo de una bobina de bloqueo o trampa.

Estas bobinas en serie con la línea, son en realidad circuitos resonantes LC que presentan impedancia despreciable para la frecuencia industrial y muy elevada para la señal carrier, ya que su reactancia depende directamente de la frecuencia:

En la figura 3 se representa una de estas bobinas de bloqueo o trampa de onda.  Estas bobinas deben ser dimensionadas para soportar la corriente nominal de la línea en la frecuencia industrial y las corrientes de cortocircuito a las cuales están sujetas las líneas de transmisión.

Figura 3

La señal de carrier queda confinada al tramo de línea entre ambas bobinas.

Puesto que el canal de transmisión es la propia línea, no existe la completa seguridad que, en condiciones de fallo, la señal llegue al otro extremo.

Por esta razón es mejor utilizar el carrier como bloqueo que como disparo.

Veamos un ejemplo:

La figura 4 representa un sistema de protección por carrier.

Figura 4

De la tabla extraemos las siguientes conclusiones:

• Cualquiera que sea el transmisor que emita, lo hace a su propio receptor y al del otro terminal.
• La presencia de la señal de carrier bloquea el disparo.
• El disparo se produce cuando se detecta un fallo en la línea y no se recibe señal de carrier.

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