En un mundo perfecto, una falla monofásica a tierra producirá corrientes de secuencia positiva, negativa y cero iguales vistas por el relevador (Imagen 1).
Cuando se trata de una aplicación de línea de tres terminales, especialmente en líneas en anillo y con un fuerte acoplamiento mutuo, es un desafío —e incluso imposible— ajustar esos elementos para que sean confiables y seguros dentro de un compromiso razonable. También planeo presentar los desafíos adicionales al intentar ajustar los elementos de impedancia para una aplicación de cables largos de 3 terminales, debido a un ángulo de línea de secuencia cero extremadamente bajo (20°) causado por el doble aterrizamiento de la pantalla.
Los elementos de impedancia de secuencia negativa o cero utilizados por la mayoría de los relevadores de transmisión en Norteamérica se ajustan basándose en el hecho de que, según la teoría de componentes simétricas, no hay una fuente detrás de la impedancia de secuencia negativa o cero de la línea. En consecuencia, para una falla hacia adelante (fwd), el relevador mide un voltaje negativo y, por lo tanto, una impedancia negativa. Para una falla en reversa, la corriente se invierte, midiendo así una impedancia positiva.
Durante algunos años, la práctica fue asumir que un umbral de aproximadamente la mitad de la impedancia de la línea es seguro para comparar la impedancia medida y declarar una falla hacia adelante (ya que Z2 nunca puede ser una impedancia positiva; además, ¡una falla en reversa produce una impedancia mayor que la de la línea y la fuente remota juntas! [Fig. 2]). Las recomendaciones más recientes sugieren ajustar alrededor del origen, excluyendo solo el área entre -/+0.3 ohm por razones de seguridad. Impedancias negativas equivalen a fallas hacia adelante; impedancias positivas significan que las fallas están detrás (el mismo criterio se aplica para los elementos de impedancia de secuencia negativa o cero). Los umbrales (fwd-verde, rev-azul) se actualizan dinámicamente, restando un porcentaje de la impedancia medida del ajuste real (añadí una imagen en los comentarios).
Sin embargo, especialmente en aplicaciones de líneas de tres terminales, ¡algunas fallas en reversa pueden parecer fallas sólidas hacia adelante (el aporte de corriente o infeed y las fuentes débiles también juegan un papel)! Además, las impedancias de secuencia negativa y cero pueden tener un signo diferente (o una de las impedancias puede situarse justo en el punto ciego alrededor del origen), lo que hace cuestionable la decisión de elegir entre los criterios Q (corriente) y V (voltaje) para la polarización de los elementos de distancia de tierra.
Es bien sabido desde hace unos diez años que la selección de polarización dual, como Q&V, debe evitarse en esquemas de teleprotección (pilot schemes) siempre que las líneas tengan un fuerte acoplamiento mutuo. ¡La Imagen 3 muestra un ejemplo de una falla en reversa donde Z2 la detecta hacia adelante! Es por eso que los esquemas de teleprotección basados en elementos de distancia de tierra deben evitarse siempre que sea posible. Nosotros, los ingenieros de protecciones, solíamos presionar al departamento de Planeación para iniciar proyectos que añadieran una estación de bus en anillo de 3 interruptores en el punto de interconexión; esto definitivamente haría que el sistema fuera más confiable.
Al tratar con la protección de líneas complejas de múltiples terminales, la apuesta segura es siempre la protección diferencial de línea. Especialmente en un entorno con un aumento de recursos solares, eólicos y de baterías, donde nadie puede garantizar qué es lo que realmente se está entregando al sistema de potencia.
Artículo realizado por Cristian Paduraru, P.E. a quien agradecemos por compartir esta información. Recomendamos seguirlo por Linkedin.
