Protección direccional de tierra (ANSI 67N):
Esta protección es unipolar, y su función consiste en detectar la corriente de defecto a tierra en el sentido de circulación normal del ramal (a diferencia de la protección direccional de fase), por comparación con la tensión homopolar V0 (o residual), por lo tanto el uso de esta función de protección implica la utilización de 3 TT's para la detección de V0, ya sea mediante suma vectorial de las 3V (tensiones fase-tierra), o por medición directa de la tensión residual sobre secundario 3 TT's conectados en triángulo abierto.
Básicamente esta protección se utiliza para aplicaciones de redes con neutro aislado, y tramos de línea "largos" donde la corriente capacitiva que puede remontar el ramal de línea sea importante y se den las condiciones
o capacitiva del ramal, porque para garantizar la sensibilidad en la detección de dicha corriente, la corriente capacitiva debe ser al menos 1,3 veces superior al reglaje de la protección, pero:
o la intensidad de defecto a detectar en un ramal debido a las capacitivas de los otros ramales, puede ser inferior a 1,3 veces la I capacitiva del propio ramal en defecto.
o Y también se utiliza en casos de instalaciones con varias puestas a tierra en servicio simultáneas.
* Posibilidades de medida de la tensión homopolar: figura 5.
Figura 5
* Definición del ángulo característico
Cuando se produzca un defecto a tierra, el triángulo de las tensiones se deforma, produciéndose un desplazamiento del punto neutro, y por consiguiente generándose una tensión homopolar, que es la que utiliza- remos como referencia de comparación, y sobre la cual definiremos el ángulo característico de reglaje de la protección direccional de tierra, la cuál junto con el reglaje de la magnitud de la corriente de defecto Iso en amperios (característica a tiempo independiente, DT) definirá el reglaje completo de dicha función de protección (Figura 6 y 7).
Figura 6
Figura 7
En función de que Z de p.a.t. sea una resistencia de valor elevado, una impedancia infinita (neutro aislado), una impedancia nula (neutro rígido a tierra ≡ directo), o una bobina de compensación (Petersen) tendremos distintos ángulos característicos, a continuación veremos cada una de las situaciones mas típicas.
* Circulación de las corrientes de defecto fase – tierra (Figura 8).
Figura 8
Reglaje de una protección direccional de tierra (67N) en redes de neutro aislado (Figura 9)
Figura 9
Reglaje de una protección direcional de tierra en redes de neutro a tierra fuertemente limitado por resistencia. (Figura 10)
Para red con neutro compensado q = 0º al igual que en el caso expuesto, solo que el umbral Iso será mas pequeño, ya que en el caso ideal Io ≈ 0.
Todos los casos intermedios entre el neutro aislado y el limitado fuertemente por resistencia, se regularán entre 0º y 90º, concretamente el relé Sepam 2000 (Schneider Electric) admite los reglajes de 15º, 30º, 45º y 60º.
Figura 10
Reglaje de una protección direccional de tierra en redes con varias p.a.t. en paralelo (Figura 11).
En redes de distribución con neutro puesto a tierra directamente (rígido), no se utiliza la protección direccional de tierra (67N), porque las intensidades de defecto que se generan son tan elevadas que las corriente capacitivas son despreciables , por lo que las corrientes de defecto siempre irán en el sentido de circulación "normal" del ramal (las capacitivas que pueda remontar el ramal serán despreciables),y simples de detectar dada su elevada magnitud.
Generalmente, el uso de dichas protecciones obliga a utilizar toroidales sobre cable en cada salida (ramal), porque la magnitud de intensidad a detectar es pequeña, y mediante Σ3I no tenemos suficiente margen de maniobra al estar limitados a reglajes mínimos del 10% In TI.
Figura 11
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