Supervisión de aislamiento en redes con neutro aislado

En redes con neutro aislado o puesto a tierra, durante el funcionamiento normal, las tensiones de las tres fases a tierra son iguales a la tensión de fase.

En una falta a tierra monofásica, la tensión de la fase con falta a tierra será cero y la de las fases sin falta aumentará a fase a fase. En este caso, los voltajes de fase a fase no cambian. Tales redes pueden permanecer en servicio porque el daño es difícil de detectar. La operación a largo plazo en este modo es inaceptable, porque en caso de destrucción accidental del aislamiento de la fase intacta, se producirá un cortocircuito bifásico con consecuencias no deseadas.

Para monitorear el estado del aislamiento en redes con un voltaje de hasta 1 kV, se utilizan tres voltímetros, conectados en estrella, cuyo punto neutro está conectado a tierra (Fig. 1, a).

Arroz. 1.Falla a tierra unipolar en dos lugares: control de aislamiento con voltímetros, a — conexión de línea con transformador de corriente, b — protección de relé, c — control de aislamiento con voltímetros, d — control de aislamiento con relé de alarma, Q — interruptor, KA — relé para corriente, KL — relé intermedio, SQ — contacto auxiliar del disyuntor, YAT — solenoide de liberación del disyuntor, KH — relé de señal, V — voltímetro, R — resistencia.

V redes con neutro aislado El control del aislamiento es fácil con tres voltímetros. Los voltímetros se conectan a los terminales del devanado secundario principal de un transformador de tensión trifásico de tres devanados. Los transformadores de tensión monofásicos también se pueden utilizar para el mismo propósito.

En redes con tensiones superiores a 1 kV, para la monitorización se utiliza un transformador de tensión NTMI, que tiene dos devanados secundarios. Una bobina conectada en estrella sirve para medir el voltaje, la segunda bobina conectada en triángulo abierto con terminales aΔ — HCΔ — para control de aislamiento con inclusión de un relé de control de aislamiento.

Como este relé se utiliza un relé de tensión. KV actuando sobre la señal (Fig. 2).

Arroz. 2. Esquemas de control de aislamiento en circuitos de corriente alterna en una red con un neutro aislado: O, A, B, C — devanados, V — voltímetro, T — transformador NTMI, KV — relé de control de aislamiento

En modo normal, el voltaje entre los terminales de esta bobina es cercano a cero. En el caso de puesta a tierra de cualquier fase de la red primaria, se rompe la simetría de tensión y aparece una tensión en el devanado conectado en triángulo abierto, suficiente para accionar el relé de tensión, lo que señala un mal funcionamiento.

En caso de falla del aislamiento de una fase (cortocircuito a tierra), las lecturas del voltímetro en esa fase disminuirán y las lecturas del voltímetro en las otras dos fases intactas aumentarán. En caso de falla a tierra metálica, el voltímetro de la fase dañada marcará cero, y en las demás fases la tensión aumentará 1,73 veces y los voltímetros marcarán tensiones de línea.

El personal operativo de la subestación también puede enterarse de una violación del aislamiento de fase a través de la operación de los dispositivos de señalización. Se utiliza un relé de control de aislamiento N como dispositivo de señalización que se conecta a los terminales del devanado secundario adicional del transformador de tensión NTMI conectado en un circuito delta abierto. Cuando se produce una conexión a tierra en los terminales de esta bobina, se produce un voltaje de secuencia cero 3U0, el relé H se activa y da una señal (Fig. 3).

En las redes en las que la compensación de corrientes capacitivas a tierra se realiza mediante reactancias de supresión de arco, los dispositivos de señalización fase-tierra se conectan al devanado de señal de la reactancia de arco o a un transformador de corriente instalado en la salida puesta a tierra de la reactor A este devanado se puede conectar una lámpara de señal que se enciende cuando ocurre una falla a tierra en la red. La lámpara de señalización se instala directamente en el accionamiento del seccionador del reactor de supresión de arco.

Arroz. 3. Control del estado de aislamiento en redes con neutro aislado: 1 — transformador de potencia; 2 — transformador de medida de tensión; H — relé de tensión

Localización de fallas a tierra

En redes con neutro aislado y con compensación de corrientes capacitivas, es posible operar la red en presencia de falla a tierra.Sin embargo, la operación a largo plazo de la red con mayor voltaje en las fases no dañadas aumenta la probabilidad de un accidente, y la rotura del cable y la caída al suelo representan un peligro para las personas. Por lo tanto, la detección y eliminación de la falta de fase a tierra se realiza lo más rápido posible. Los dispositivos simples de señalización de tierra en la red no pueden determinar la ubicación de fase a tierra, ya que todas las secciones de la red están interconectadas eléctricamente a través de las barras colectoras de la subestación.

Los dispositivos de señalización selectiva USZ-2/2, USZ-ZM se utilizan para determinar el circuito eléctrico con conexión a tierra. Estos dispositivos suelen contener un filtro de armónicos más altos y un dial. El filtro de armónicos opera a una frecuencia de 50 o 150 Hz (50 Hz para redes sin compensación de corrientes capacitivas, 150 Hz para redes con compensación de corrientes capacitivas).

El dispositivo de señalización está instalado en el panel de control de la subestación o en el pasillo de la aparamenta b — 10 kV y los circuitos del transformador de corriente de secuencia cero (TTNP) de las líneas de cable están conectados a él (Fig. 4).

El ajuste del dispositivo de alarma (chequeo de control) se realiza durante el funcionamiento normal de la red (sin puesta a tierra) midiendo los niveles de corrientes armónicas más altas y corrientes de desequilibrio con el dispositivo a una frecuencia de 150 Hz. Las lecturas del dispositivo se comparan con estos indicadores cuando se encuentra un enlace roto.

Cuando ocurre una falla a tierra estable en la red, el personal de servicio de la subestación mide sucesivamente las corrientes armónicas más altas en todos los enlaces y selecciona el enlace donde la corriente es más alta.

Arroz. 4.Esquema de señalización de falta a tierra monofásica mediante USZ

Después de determinar la conexión dañada, se toman medidas para encontrar y eliminar la ubicación de la falla a tierra. Los dispositivos HSS permiten la identificación manual de un enlace fallido. Recientemente, sin embargo, se han desarrollado dispositivos que determinan automáticamente la conexión estable de falla a tierra y transmiten información a través de canales telemecánicos a la oficina de despacho de las redes eléctricas. Se ha desarrollado y se usa ampliamente un conjunto de señalización de falla a tierra del tipo KSZT-1 (recientemente KDZS).

Un diagrama de bloques simplificado del dispositivo KSZT-1 (KDZS) se muestra en la Fig. 5.

El dispositivo consta estructuralmente de tres bloques principales:

— Lógica BL,

— conmutación K

— Indicación de UM.

Este último se instala en el punto de despacho de las redes de transmisión de energía. Los bloques BL y K están instalados en la subestación.

Cuando ocurre una falla a tierra en la red, el voltaje de secuencia cero 3U0 del devanado del transformador de voltaje se alimenta al bloque de voltaje de secuencia cero de BNNP y, si el valor excede la configuración especificada, enciende el bloque lógico BL. El bloque lógico controla el funcionamiento del interruptor electrónico K, que rectifica secuencialmente los transformadores de corriente homopolares TTNP.

Al final de la interrogación TTNP, la conexión con el nivel más alto de armónicos superiores se determina en el bloque lógico, cuyo número se transmite en código binario-decimal desde el dispositivo telemecánico KP-DP al centro de control. En el centro de control, esta señal se convierte en un decodificador en un número de dos dígitos que se muestra en la pantalla de la ONU, mediante el cual el despachador determina visualmente el número de la conexión a tierra.Cuando desaparece la falla a tierra, todo el dispositivo vuelve automáticamente a su posición original.

Arroz. 5. Diagrama de bloques del dispositivo KSZT-1 (KDZS)

El despachador tiene la posibilidad de recuperar información sobre el enlace roto nuevamente presionando el botón «Reset» Además, el dispositivo permite al personal operativo en la subestación buscar un enlace roto interrogando manualmente el TTNP. El uso de este dispositivo puede reducir significativamente el tiempo de búsqueda de una sección de red dañada y reducir la probabilidad de desarrollar daños.