Restricción armónica en protección diferencial

¿Sabías que la restricción armónica en protección diferencial es fundamental para asegurar un funcionamiento óptimo de los sistemas eléctricos? En este artículo, descubriremos qué es la restricción armónica y cómo influye en la protección del sistema. ¡No te lo pierdas!

El relé diferencial se utiliza para la protección de transformadores, alternadores y motores HT de gran capacidad. El esquema de protección diferencial también se conoce como protección de zona. El relé debe dispararse en caso de falla en el devanado del transformador. Si la falla está fuera de la zona, el relé diferencial debe permanecer inoperativo.

El transformador consume una gran corriente en el momento de encender el transformador sin carga. La gran corriente consumida por el transformador se conoce como corriente de irrupción o corriente de irrupción magnetizante. La magnitud de la corriente de irrupción puede ser de 8 a 10 veces o incluso mayor. La magnitud y la duración de la corriente de irrupción dependen del instante de la forma de onda de CA en el que se enciende el transformador. La forma de onda de la corriente de irrupción del transformador es la siguiente.

Restricción armónica en protección diferencialLa corriente secundaria es cero y la corriente primaria es alta en el momento de la carga del transformador. Esta diferencia de corriente entre el primario y el secundario puede provocar el funcionamiento del relé de protección diferencial. Por lo tanto, no es posible cargar el transformador. Si se pasa por alto el relé de protección, se anulará la protección diferencial del transformador. Omitir el relé de protección diferencial no es la solución.

El transformador genera corriente armónica de segundo y quinto orden en el momento de la carga debido a las características BH no lineales del flujo magnético. El flujo magnético en el núcleo no es sinusoidal y el transformador genera armónicos. La detección de los armónicos y la restricción del funcionamiento del relé de protección diferencial en el momento de la carga del transformador es una de las soluciones. Este requisito se cumple mediante la restricción de armónicos en la protección diferencial del transformador.
Si analizamos la corriente magnetizante de irrupción por series de Fourier, tiene armónicos de segundo y quinto orden. El armónico de segundo orden es rico cuando el transformador consume corriente de magnetización en el momento de la conmutación del transformador. La frecuencia de los armónicos de segundo orden es de 100 Hz. El relé diferencial tiene un circuito de filtro de 100 Hz que mide la frecuencia y la magnitud de la corriente armónica de segundo orden en la corriente diferencial.

Si el relé detecta la corriente de frecuencia de 100 Hz y si la corriente es mayor que la configuración de corriente diferencial del relé, el relé observará que el transformador está tomando la corriente de magnetización de irrupción y el relé bloquea su principal mecanismo de disparo. Por lo tanto, la corriente armónica de segundo orden debe bloquearse en el relé diferencial porque la corriente armónica de segundo orden operará sin fallas dentro del transformador.

Por lo tanto, el bloqueo de corriente armónica es una característica importante del relé de protección diferencial. En el esquema de protección diferencial de restricción de armónicos, el relé diferencial de restricción de armónicos tiene el circuito de bloqueo de armónicos de segundo, tercer y quinto orden y los circuitos de protección diferencial.

Si la corriente de irrupción contiene una corriente armónica predominante de segundo orden, es un síntoma de la activación del transformador y se supone que la protección diferencial está bloqueada durante la activación normal del transformador. Si la relación entre la corriente del segundo armónico y la fundamental es mayor que el punto de ajuste de corriente del armónico de segundo orden, el relé bloquea la operación diferencial porque el relé ve esta condición como energización del transformador.

La magnitud de la corriente armónica de segundo orden en la corriente de irrupción depende del material, la construcción y el resto del transformador. Por lo tanto, el ajuste de la corriente de bloqueo por armónicos de segundo orden no se puede calcular de forma directa. El relé mide la relación entre la corriente armónica de segundo orden y la corriente fundamental y el ajuste de la corriente de bloqueo armónico de segundo orden se puede realizar en consecuencia.

El ajuste de la restricción de armónicos de segundo orden generalmente se mantiene entre el 20 y el 25 % del ajuste del relé diferencial. Si la corriente está por debajo del ajuste del relé diferencial, el relé no se dispara porque el relé lo observará como un fenómeno de carga del transformador. Si la corriente de restricción armónica es mayor que la configuración del relé diferencial, el relé se disparará con una falla de protección diferencial.

Durante el sobreflujo del transformador, la corriente del transformador tiene una corriente armónica predominante de quinto orden. El sobreflujo ocurre cuando hay un aumento repentino en el voltaje o una caída repentina en la frecuencia. La medición de la corriente armónica de quinto orden es muy importante para monitorear la sobreexcitación del transformador. La magnitud de la corriente armónica de quinto orden bajo sobreexcitación depende de la curva de magnetización del transformador.


El relé de protección diferencial se disparará en caso de sobreflujo. Si el sobreflujo ocurre por un corto período de tiempo, el relé diferencial no debe dispararse. Por lo tanto, para evitar la operación del relé de protección diferencial en caso de sobreflujo, se proporciona restricción de armónicos de quinto orden. La corriente de armónicos de quinto orden varía a medida que el voltaje aplicado al transformador aumenta desde su voltaje nominal.

Restricción armónica en protección diferencial

Si la magnitud de la corriente armónica de quinto orden es mayor que la configuración del relé de protección diferencial, el relé se disparará. Si la magnitud de la corriente armónica de quinto orden es menor que la configuración del relé de protección diferencial, el relé no se disparará. El ajuste de la restricción armónica de quinto orden generalmente se mantiene entre el 20 y el 25 % del ajuste del relé diferencial.

No es posible el funcionamiento del transformador. sin tener la restricción armónica en la protección diferencial.

El circuito básico de relé de restricción armónica es como se indica a continuación.

Restricción armónica en protección diferencial

Los elementos de restricción de armónicos del relé miden la magnitud de la corriente armónica y se restringe el disparo del relé si la corriente armónica está muy por debajo de la corriente especificada.

“Si el transformador ha estado fuera de uso durante algún tiempo (es decir, después del almacenamiento), su remanencia puede ser muy pequeña, lo que hace que el bloqueo del segundo armónico no funcione en el primer intento de energización. Por lo tanto, la configuración podría reducirse al 10 % para el primer intento de energización”.

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