Análisis en el plano R-X para localizar fallas de alta impedancia

R-X axis analysis to locate high impedance faults

Este artículo propone una herramienta de análisis en el plano R-X de un sistema en falla para resolver el problema delocalización de fallas en sistemas de potencia. La herramienta permite localizar todo tipo de fallas incluidas las de altaimpedancia y fallas en sistemas con sobrecarga. Metodológicamente, se analiza el plano R-X de la impedancia aparente delas fases involucradas en la falla, y utilizando interpolación bidimensional se logra la ubicación de la falla a partir de curvasde distancia previamente obtenidas del sistema mediante simulación. Como resultados se presentan pruebas en un sistemade referencia sometido a los cuatro tipos de falla con diversas resistencias localizadas en diferentes sitios dentro del sistema,resaltándose la obtención de errores inferiores al 3% para fallas monofásicas y resistencia de falla hasta 1000[Ω].

INTRODUCCIÓN

Un reto en el ámbito de las protecciones de los sistemas de potencia es la detección y localización de fallas de alta impedancia (HIF: High Impedance Faults) debido a que éstas pueden ser confundidas con cambios en la carga del sistema y tendrá un impacto negativo en la continuidad del servicio. Las causas más comunes de este tipo de fallas en los sistemas de potencia son la generación de arcos eléctricos por desgaste en los aislamientos de la línea y el contacto con objetos cercanos tales como árboles, automóviles, cercas o cualquier superficie cercana al conductor; esto último supone un riesgo potencial para la población ante la posible exposición a electrocución, quemaduras eléctricas e iniciación de incendios por arcos eléctricos o calentamiento de materiales [1-3].

Una falla de alta impedancia se puede confundir con un incremento normal en la carga, dado que la corriente de falla tiene un incremento en la magnitud que algunas veces no es detectado por los dispositivos de sobrecorriente [4]. Se han desarrollado varios estudios enfocados a la detección de este tipo de fallas con el propósito de reducir las condiciones de peligro debidas a la no detección [3, 5-11]. Sin embargo, no solo la detección es importante, sino también su rápida localización.

En el caso de presentarse una falla permanente de alta impedancia, al ser detectada por el sistema de protección, un alimentador puede ser desenergizado y ante tal evento hay dos posibles acciones posteriores:

1) La inmediata reconexión del ramal fallado, lo cual implica un riesgo para personas y equipo si la falla persiste.

2) Enviar personal calificado para verificar el estado de las líneas antes de hacer la reconexión, lo que implica una interrupción del servicio.

Este aspecto resalta la importancia del proceso de localización de este tipo de fallas [1].