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3.7 SUSTRACCIÓN DE CARGA PREVIA AL FALLO
La corriente que circula a través de una línea de transmisión se determina por la diferencia en el ángulo de fase
entre la generación en cada bus. Esta diferencia de ángulo es por lo general en el rango de diez a treinta grados.
En tanto no haya ningún fallo interno las corrientes que entran en la zona de protección serán iguales a las
corrientes que salen de ella. Es cierto que habrá diferencia en la corriente de carga de línea, pero para los fines de
esta discusión se pueden despreciar. Para aplicaciones de 2 terminales las corrientes en los terminales tienen por
lo general buen comportamiento. La correspondencia de tiempo entre las integrales de corriente del semiciclo en
los terminales local y remoto es bastante fácil de mantener.
Cuando se produce un fallo interno entran en juego los ángulos generadores. El fallo tiende a separar el sistema y
el flujo de la corriente al fallo es ahora función del voltaje del generador y de la impedancia del fallo de la línea.
Para fallos fase a fase y de 3 fases el ángulo de fase entre las corrientes del terminal local y el remoto es
aproximadamente igual a la diferencia del ángulo generador. Esta relación se modifica en algún grado para fallos
de masa a causa de la resistencia del fallo. Ya que ambos terminales ven las mismas corrientes, los fallos de
través no presentan un problema de ángulo de fase. El resultado final de esta discusión es que para sistemas de 2
terminales podemos esperar diferencias de ángulo de fase para fallos internos, pero ya que la tolerancia de
"anidamiento" del CCS se acerca a los 4 ms (90 grados) estas diferencias angulares no representan ningún
problema particular para el relé.
Cuando se consideran sistemas de 3 terminales la situación cambia radicalmente. Se utilizó un simulador de fallos
para generar un fallo externo en una línea de unión entre terminales M y R en un sistema de 3 terminales similar al
representado por el diagrama de línea única mostrado en la Figura 3-8. Las formas de onda mostradas en la
Figura 3-9 representan la corriente de Fase A vista en cada uno de los terminales. La diferencia del ángulo
generador era 40 grados. Se admite que un ángulo generador así de grande es raro, pero es útil a fines ilustrativos.
Obsérvese que incluso aunque las formas de onda representan un fallo externo amplios desplazamientos del
ángulo de fase con los que el relé tiene que contender. Este desplazamiento de fase entra en el margen de 4 ms
permitidos de error de retardo del canal de comunicaciones entre los terminales.
Los efectos de los ángulos generadores y la impedancia de fallo pueden ser eliminados si se considera solamente
el componente de corriente de fallo de la corriente total de posfallo. El concepto se ilustra mejor es considerando el
diagrama de 3 terminales y una línea mostrado en la Figura 3-8. El tipo de fallo que se está considerando es un
fallo simétrico de 3 fases. Esto es fácil de visualizar ya que consta tan solo de corrientes de secuencia positiva. El
fallo se representa en a) mediante un conmutador que cortocircuita. En b) el conmutador que cortocircuitado ha
sido sustituido por un par de generadores de voltaje con el mismo valor y polaridad opuesta. Ya que el voltaje
desde el fallo al neutro es Vf - Vf =0 esto es una substitución válida. Usando técnicas de superposición la red
equivalente se descompone ahora en dos partes como se muestra en c) y d) . Consideremos que el voltaje Vf sea
el voltaje en circuito abierto en el punto de fallo justo antes del fallo. En d) vemos que la fuente de voltaje Vf se
opondrá a la circulación de cualquier corriente en esa rama del circuito. Debido a que la rama del circuito con
fuente de voltaje Vf no tiene circulación de corriente puede ser eliminada del circuito y acabamos con e) que es
equivalente al circuito original en a).
valores de Thevenin equivalentes. Por lo tanto la corriente que fluye en el circuito equivalente representado por e)
debe ser la corriente de carga previa al fallo.
Consideremos ahora c). No hay nada que se oponga a la circulación de corriente en la rama que contiene la fuente
de voltaje Vf. Ya que no hay ninguna corriente circulando por esta rama del circuito antes del fallo esta corriente
debe ser la corriente del fallo. El punto importante a observar aquí es que las impedancias equivalentes de
Thevenin de las tres ramas del circuito están siendo alimentadas en paralelo por Vf. Independientemente del
ángulo de este voltaje, en tanto que los ángulos de impedancia de cada rama sean los mismos, el ángulo de fase
de la corriente de fallo en cada rama será el mismo. Esto eliminará esencialmente los ángulos generadores y la
resistencia del fallo de la consideración.
La sustracción de carga previa al fallo "prefault load subtraction" fue aplicada a las formas de onda de fallo
mostradas en la Fig 3-9 con el resultado mostrado en 3-10. Obsérvese cómo las formas de onda se alinean
esencialmente restaurando la totalidad del margen de error de comunicaciones de 4 ms al relé. Cuando el relé RFL
9300 se configura para funcionamiento con 3 terminales sus algoritmos de control, en su mayor parte, están
basados en corrientes de fallo transitorias obtenidas usando sustracción de carga previa al fallo.
RFL 9300
25 de agosto de 2000
B e c a u s e R F L ™ a n d H u b b e l l ® h a v e a p o l i c y o f c o n t i n u o u s p r o d u c t i mp r o v e me n t , we r e s e r v e t h e r i g h t t o c h a n g e d e s i g n s a n d s p e c i fi c a t i o n s wi t h o u t n o t i c e .
La única diferencia es que las reactancias que hemos convertido a sus
3-6
RFL Electronics Inc.
(973) 334-3100
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