A esta protección también se la denomina REF (Restricted Earth Fault)
Se utiliza para proteger transformadores contra faltas a tierra.
La protección diferencial de tierra restringida
en Transformadores es una aplicación de la protección diferencial de alta
impedancia analizada en el post “Estudio de la protección diferencial de alta
impedancia” disponible en el siguiente link:
NOTA: Es recomendable su lectura para poder comprender las fórmulas descritas en este post, siendo su nomenclatura la siguiente:
Rs : Valor de la resistencia de
estabilización
Rw : Valor de la resistencia de los
cables de conexión de los TC a la rama diferencial
Rct : Valor de la resistencia de los arrollamientos de los TCs
Iset : Umbral de regulación de la
protección
If : Corriente de defecto
Im : Corriente de magnetización de
los TCs
Isc : corriente de cortocircuito
máxima en el secundario de los transformadores de corriente
IRN : Corriente que circula por la
resistencia no lineal
Vk : Tensión en el codo de saturación
de los TCs
n : Relación de transformación de los TCs
Se pueden realizar dos montajes diferentes de esta protección dependiendo de si el neutro del transformador está conectado a tierra o no.
1º.- Transformador con neutro conectado a tierra, directamente o por una impedancia de limitación
El montaje es el de la figura 1.
Figura 1: Protección diferencial de falta a tierra restringida de un transformador conectado a tierra directamente o por impedancia limitadora
La corriente residual Irsd es la suma de las
corrientes de las tres fases. Es igual a la corriente de falta a tierra que
fluye a través de los TC , consulte la
medida de la corriente residual en el post “Protección de máxima corriente de
tierra (ANSI 50N y 51N, 50G y 51G)” en el siguiente link.
Si la falta a tierra está fuera del transformador, la corriente residual es igual a la corriente que circula en la conexión de tierra y no habrá corriente en el ramal diferencial.
Si el defecto es interno al transformador, la corriente residual circula en sentido opuesto a la corriente que circula en la conexión del punto neutro a tierra. Por tanto, existe una corriente en la rama diferencial. En este caso, la corriente residual, si la hay, es suministrada por otro transformador con neutro puesto a tierra (o generador homopolar).
La corriente máxima para la que la protección debe permanecer estable es la corriente de cortocircuito trifásica secundaria
La condición que debe cumplirse para evitar
disparos intempestivos al ocurrir un cortocircuito aguas abajo del
transformador es:
Por ejemplo:
(*) Rs incluye el valor de la resistencia del relé
La condición que debe cumplirse para
el dimensionado de los transformadores de corriente es:
La corriente de falta mínima
detectable será:
porque hay cuatro TC conectados a la rama diferencial y, por lo tanto, será cuatro veces la corriente de magnetización.
2º.- Transformador con neutro aislado
El montaje se muestra en la Figura 2.
Figura 2: Protección diferencial de falta a tierra restringida de un transformador con neutro aislado
Si la falta a tierra está fuera del transformador, la corriente residual Irsd es cero y no circula corriente en la rama diferencial.
Si la falta a tierra ocurre dentro del transformador, la corriente residual es igual a la corriente de falta y, por lo tanto, existe una corriente en la rama diferencial.
Nota: para que la corriente de defecto no se reduzca a corrientes capacitivas, debe haber una conexión a tierra o un transformador de tierra en la red.
La corriente máxima para la que la protección debe permanecer estable es la corriente de cortocircuito trifásica secundaria.
La condición que debe cumplirse para
evitar disparos intempestivos al ocurrir un cortocircuito aguas abajo del
transformador es:
Tomemos por ejemplo:
(*) Rs incluye el valor de la resistencia del relé
La condición que debe cumplirse para
el dimensionado de los transformadores de corriente es:
La corriente de falta mínima que
puede detectarse es:
porque hay tres TC conectados a la
rama diferencial y, por lo tanto, será tres veces la corriente de
magnetización.
POST RELACIONADO:
Protección diferencial de Transformadores (ANSI 87 T)
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