¿Sabías que existe un dispositivo capaz de detectar rápidos cambios en la frecuencia eléctrica? Descubre en este artículo todo sobre el relé df/dt, también conocido como relé de tasa de cambio de frecuencia (ROCOF). Aprende cómo funciona, cuáles son sus aplicaciones y por qué es fundamental para garantizar la estabilidad y seguridad de los sistemas eléctricos. ¡No te lo pierdas!
Relé df/dt: el relé de tasa de cambio de frecuencia (ROCOF) se utiliza para deslastre de carga cuando hay una pérdida repentina de capacidad de generación. En esta condición, la frecuencia de suministro disminuye y el relé df/dt protege el sistema de alimentación mediante la eliminación de carga.
¿Por qué la frecuencia debe estar dentro de los límites permisibles?
Primero, comprendamos qué es la frecuencia y de qué factores depende la frecuencia de suministro. El voltaje y la frecuencia se rigen por el generador en la estación generadora. La frecuencia denota la potencia activa y el voltaje es la potencia reactiva para un generador. La caída en la velocidad de rotación de la turbina disminuye la frecuencia y el aumento en la velocidad de rotación de la turbina aumenta la frecuencia. La representación gráfica de la frecuencia y carga de una estación generadora se muestra a continuación.
Cuando la carga en el generador aumenta, la válvula reguladora de la turbina se abre y suministra más vapor a la turbina. Cuando la carga disminuya, cierre la válvula y corte el vapor. Por lo tanto, la frecuencia del sistema de suministro se rige por el control de la válvula de vapor principal. Lo que sucede si la válvula está completamente abierta y aún así la frecuencia está baja, significa que la carga en el generador es más de lo que puede suministrar. La situación de frecuencia más baja puede detener aún más la turbina.
Desde arriba, es muy claro que la operación de la estación generadora se ve afectada por cambios en la frecuencia, ya sea por cambios en la frecuencia del lado de la carga o debido a problemas en la estación generadora. Para evitar el paro de la estación generadora debido a variaciones de frecuencia, se utilizan ciertos dispositivos de protección como sobrefrecuencia, baja frecuencia y relé de tasa de cambio de frecuencia (ROCOF) para eliminar la carga y llevar la frecuencia de suministro dentro del rango de frecuencia nominal.
El generador grande tiene una constante de máquina grande y el generador es capaz de mantener la frecuencia dentro del rango. Una gran perturbación en la red eléctrica puede hacer que la frecuencia de la red cambie en 1 Hz, mientras que la pequeña estación generadora tiene una constante de máquina más baja y puede causar una frecuencia más baja para la misma perturbación. Por lo tanto, las estaciones generadoras de pequeña capacidad son más vulnerables a las caídas de frecuencia que los generadores de gran capacidad porque los generadores de pequeña capacidad son menos resistentes que los grandes.
¿Cómo el relé df/dt puede evitar un corte total de energía?
Entendamos el fenómeno de baja frecuencia con un ejemplo. Deje que tres generadores de 20 MVA, 40 MVA y 60 MVA funcionen en paralelo suministrando una carga total de 100 MW. Supongamos que un generador de 20 MW se dispara debido a alguna falla, es posible que los otros generadores en buen estado no puedan entregar la carga y la frecuencia caerá. En esta condición, si una carga de cierta parte no se corta, los otros generadores también se dispararán uno por uno, y esto provocará un apagón.
El relé de frecuencia mide y monitorea la frecuencia de suministro. Hay tres elementos en el relé de frecuencia: elemento de sobrefrecuencia (81H), elemento de baja frecuencia (81L) y elemento de tasa de cambio de frecuencia (81R). El relé de frecuencia monitorea la tasa de cambio de frecuencia (df/dt) y si observa que la tasa de cambio de frecuencia es mayor que el límite de umbral de df/dt, el relé envía un comando de disparo al interruptor para eliminar la parte del carga para llevar la carga por debajo de la capacidad nominal de los generadores en servicio.
Si el relé observa además que la frecuencia ha caído por debajo del límite del umbral del rango de frecuencia más bajo, entonces nuevamente un relé dispara el interruptor para cortar más carga del bus. Por lo tanto, el relé de frecuencia elimina la carga parcial del bus disparando el interruptor para salvar el generador y asegura la disponibilidad del suministro.
Principio de funcionamiento y ajuste del relé df/dt:
El relé de frecuencia mide la frecuencia en muchos puntos de la forma de onda de CA en un ciclo. La tasa de cambio de la frecuencia se calcula mediante el circuito interno del relé. El relé df/dt mide dos frecuencias sucesivas y la diferencia de tiempo entre dos frecuencias sucesivas. El relé mide el df/dt durante tres ciclos de onda consecutivos y un valor promedio de esto es la medición final de df/dt. La precisión de la medición de df/dt depende de la precisión de la medición de frecuencia. La frecuencia se mide midiendo el tiempo entre dos cruces por cero.
Sea la frecuencia f1 en el tiempo t1 y la frecuencia f2 en el tiempo t2. Entonces la tasa de cambio de frecuencia es;
Se puede realizar el ajuste mínimo del relé de 0,1 Hz/seg. El ajuste de la tasa de cambio de frecuencia generalmente se mantiene en 0,3 Hz/seg. a 0,4 Hz/seg.
Código ANSI de tasa de cambio de relé de frecuencia- El relé ROCOF es ANSI 81R.
Esto es todo sobre el relé df/dt: tasa de cambio de frecuencia(ROCOF) Relé.
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