Protección diferencial del transformador: principio de funcionamiento, relé diferencial
En el mundo de la ingeniería eléctrica, la seguridad y la eficiencia son primordiales. Los transformadores, esenciales en la transmisión de energía, enfrentan diversos riesgos que pueden comprometer su funcionamiento. Aquí es donde entra en juego la protección diferencial, un sistema ingenioso y efectivo diseñado para detectar fallos y prevenir daños catastróficos. En este artículo, exploraremos el principio de funcionamiento de esta protección vital y la importancia del relé diferencial en el mantenimiento de la integridad de los transformadores. Acompáñanos en este fascinante viaje a través de la tecnología que garantiza que la energía fluya sin interrupciones ni peligros.
El transformador es una pieza clave en el sistema eléctrico que permite el transporte eficiente de energía. Sin embargo, existen diferentes factores que pueden comprometer su correcto funcionamiento, lo que puede generar fallas graves en el sistema. En este artículo, te explicaremos qué es la protección diferencial del transformador y cómo funciona este importante dispositivo de seguridad. Además, te hablaremos del rol fundamental que desempeña el relé diferencial en la detección y eliminación de problemas eléctricos. ¡No te lo pierdas!
Generalmente, los transformadores están protegidos contra cortocircuitos y sobrecalentamiento. Para proporcionar protección contra cortocircuitos al transformador se utiliza protección diferencial porcentual. esta protección se recomienda para un transformador de más de 1MVA.
el esquema de protección diferencial del transformador se basa en el principio de corriente circulante de Merz Price.
Para la protección de transformadores de potencia trifásicos conectados delta-triángulo contra fallas de fase a fase y de fase a tierra. Los CT en los dos lados de los transformadores de potencia están conectados en estrella. Esta disposición compensa la diferencia de fase entre el devanado primario y secundario del transformador.
Principio de funcionamiento del relé diferencial
- El relé diferencial se activa cuando la diferencia de fase de dos o más cantidades eléctricas similares excede un valor predeterminado.
- El relé diferencial opera solo para fallas internas.
El principio de dicha protección es la comparación de las corrientes que entran y salen de los extremos de un Transformador.
En condiciones normales de funcionamiento, las dos corrientes en los dos extremos del transformador son iguales y equilibradas. No fluye corriente a través de la bobina operativa y, por lo tanto, la bobina operativa permanece inoperativa, pero cuando ocurre una falla interna en el transformador, como una falla de fase a fase o de fase a tierra. La corriente diferencial pasa a través de la bobina de operación por lo que el relé de protección diferencial opera y dispara el interruptor automático.
Protección diferencial para transformadores estrella triángulo
El diagrama muestra la conexión de la protección diferencial para el transformador de potencia estrella-triángulo
>El primario del transformador de potencia está conectado en estrella mientras que el secundario está conectado en delta. Por lo tanto, para compensar la diferencia de fase, los secundarios de TI en el lado primario, es decir, el lado en estrella del transformador, deben conectarse en triángulo y los secundarios de TI en el lado secundario, es decir, el lado en triángulo del transformador deben conectarse en estrella.
El punto de estrella del primario del transformador y el punto de estrella de los secundarios de TC conectados en estrella deben estar conectados a tierra.
Las bobinas de restricción están conectadas a través de los secundarios de CT, mientras que las bobinas de operación están conectadas entre el punto de derivación de las bobinas de restricción y el punto de estrella de los secundarios de CT.
Durante el funcionamiento normal, los secundarios del TC transportan una corriente igual que está en fase en condiciones normales de funcionamiento. Por lo tanto, la corriente que entra y sale del cable piloto en ambos extremos es la misma y no fluye corriente a través de la bobina operativa del relé y el relé no funciona.
Cuando ocurre una falla interna en el devanado del transformador de potencia, el equilibrio en los TC se altera y la corriente en los secundarios de los TC ya no será la misma y la corriente diferencial comenzará a fluir a través de la bobina de operación y el circuito del relé disparará el interruptor en ambos lados de los transformadores
La protección proporcionada por el esquema de protección diferencial se limita a la región entre los TC del lado de alta tensión y los TC del lado de baja tensión del transformador de potencia.
Problema con la protección diferencial del transformador
Algún tiempo el relé diferencial opera para la falla directa o incluso si no hay falla.
saturación del núcleo de CT
error diferencial y de ángulo de fase para CT1 y CT2
Conexión incorrecta del cable piloto
Si el cable piloto está mal conectado en un lado del relé, el relé funcionará. Si los cables piloto de los TC de ambos lados se invierten o están mal conectados, el relé no funcionará.
Corriente de irrupción magnética
Durante el tiempo de carga del transformador, la corriente de carga inicial del transformador es muy alta, de 5 a 10 veces la corriente de carga completa, conocida como corriente de irrupción magnética. Debido a esta corriente, el relé funciona sin fallas. Para compensar con esta corriente de restricción de armónicos, se utiliza un relé que produce un par de reinicio adicional para la bobina de operación del relé para que el relé de protección diferencial no opere.
Transformador de cambio de tomas
En el momento del cambio de tomas del transformador del cambiador de tomas bajo carga. El voltaje primario y secundario del transformador de potencia cambia, por lo que la corriente cambia y, por lo tanto, la corriente del CT también cambia y, por lo tanto, a veces esto causa un mal funcionamiento del relé de protección diferencial.
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Protección Diferencial del Transformador
Un sistema esencial para la seguridad eléctrica en la transmisión de energía.
¿Qué es la Protección Diferencial?
La protección diferencial es un sistema diseñado para detectar fallos internos en transformadores de potencia, garantizando así el funcionamiento eficiente y seguro del sistema eléctrico. Este método de protección actúa rápidamente, minimizando el daño en caso de fallas, tales como cortocircuitos o sobrecalentamiento[[1](https://es.linkedin.com/pulse/protecci%C3%B3n-diferencial-en-transformadores-de-potencia-john-alejandro)].
Principio de Funcionamiento del Relé Diferencial
El relé diferencial utiliza un principio fundamental que consiste en comparar las corrientes que entran y salen del transformador. En condiciones normales, las corrientes son iguales y no se activa el relé. Sin embargo, cuando se presenta una falla, como una falla de fase a fase o de fase a tierra, la diferencia entre las corrientes provoca una corriente que activa el relé, disparando el interruptor automático[[3](http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/17156/Tesis.pdf?sequence=5&isAllowed=y)].
- Las corrientes de entrada (I1) y salida (I2) son comparadas.
- En funcionamiento normal, I1 = I2, por lo que no hay corriente en la bobina operativa.
- Cuando hay una diferencia notable, la corriente pasa a activar la protección.
Configuraciones de Protección Diferencial
La protección diferencial se recomienda especialmente para transformadores de más de 1 MVA, utilizando un sistema de protección diferencial porcentual. Además, los transformadores trifásicos pueden utilizar un diseño de conexión estrella-triángulo, asegurando la compensación de fases entre los devanados primarios y secundarios[[2](https://circutor.com/productos/proteccion-diferencial/proteccion-diferencial-tipo-a/transformador-diferencial/product/P10181/)].
Preguntas Frecuentes (FAQs)
¿Qué tipo de fallas puede detectar la protección diferencial?
Este sistema es eficaz para detectar fallas internas en el transformador, tales como cortocircuitos o sobrecalentamiento, evitando daños catastróficos y asegurando su funcionamiento continuo.
¿Es necesario un mantenimiento regular del sistema de protección diferencial?
Sí, es crucial realizar chequeos frecuentes para garantizar que el relé diferencial y los componentes del sistema funcionen adecuadamente y respondan de manera efectiva ante cualquier falla.
¿Cuáles son las ventajas de utilizar un relé diferencial?
Las principales ventajas son la rápida detección de fallas, la prevención de daños significativos al transformador y la mejora en la confiabilidad del suministro eléctrico que estos dispositivos permiten.
WehlautJ: ¡Totalmente de acuerdo, marti! El tema del relé diferencial es fascinante. Recuerdo una vez que en mi trabajo tuvimos una sobrecarga y el transformador empezó a dar señales de que algo no andaba bien. Gracias a la protección diferencial, pudimos actuar a tiempo y evitar un gran percance. Es impresionante cómo esos dispositivos hacen su trabajo silenciosamente, pero son fundamentales para la seguridad. La verdad es que cada vez que leo sobre esto, me siento más seguro de lo que hay detrás de toda esa tecnología.
¡Hola marti! La verdad es que el artículo me pareció súper interesante, especialmente la parte sobre el relé diferencial. Hace unos meses, tuve que lidiar con un fallo en un transformador y me di cuenta de lo crucial que es tener una buena protección diferencial. El relé realmente salvó la situación y evitó un desastre mayor. Siempre pensé que era algo técnico y complicado, pero ahora veo lo valioso que es entender cómo funcionan estas protecciones.