MÁXIMA FRECUENCIA - 81M (81H)

La función de protección 81M es una protección de frecuencia máxima o alta frecuencia, utilizada para detectar condiciones de frecuencia anormalmente alta en un sistema eléctrico. Esta función es crucial en sistemas de generación y transmisión, ya que una frecuencia elevada puede indicar un desequilibrio entre la generación y la demanda de energía, o problemas en la estabilidad de la red. El funcionamiento adecuado de esta protección ayuda a evitar daños en los equipos eléctricos y la desconexión inapropiada de generadores o cargas.

Definición de la Función de Protección 81M (Alta Frecuencia)

La función 81M se activa cuando la frecuencia del sistema supera un umbral de frecuencia predeterminado y permanece en esa condición durante un tiempo especificado. Esta protección puede configurarse con retardo de tiempo para evitar disparos no deseados debido a fluctuaciones momentáneas de la frecuencia.

• "81" se refiere a la protección por frecuencia, y la "M" indica que se trata de una protección por frecuencia alta.

• La función se utiliza para detectar frecuencias elevadas, y puede configurarse para actuar de manera instantánea o con retardo, dependiendo de la configuración y las necesidades específicas del sistema.

Objetivo de la Función de Protección 81M

El principal objetivo de la función 81M es proteger los equipos del sistema eléctrico de los daños que pueden resultar de una frecuencia excesivamente alta. Esto incluye:

• Proteger generadores: Si la frecuencia se eleva demasiado, puede afectar la sincronización de generadores y otros equipos rotativos, lo que puede causar daños mecánicos o térmicos.

• Evitar daños a equipos sensibles: Equipos como motores, transformadores y otros dispositivos eléctricos pueden verse comprometidos por frecuencias excesivas, lo que podría deteriorar su funcionamiento o incluso dañarlos permanentemente.

• Prevenir la desestabilización del sistema eléctrico: Una alta frecuencia prolongada podría ser un indicativo de que hay un exceso de generación de energía en comparación con la demanda, lo que podría llevar a problemas de estabilidad en el sistema.

Principio de Funcionamiento

La protección 81M monitorea continuamente la frecuencia del sistema. Si detecta que la frecuencia del sistema supera un umbral predefinido y permanece por encima de ese umbral durante un tiempo determinado, el relé de protección 81M se activa, y el sistema toma las medidas correspondientes, como la desconexión de equipos afectados para evitar daños mayores.

Configuración y Cálculo de la Función 81M

Para configurar la función 81M correctamente, se deben definir los siguientes parámetros:

1.- Umbral de frecuencia máxima:

1. • El umbral de frecuencia máxima se establece generalmente como un porcentaje por encima de la frecuencia nominal del sistema.

   • En sistemas de 50 Hz, por ejemplo, un umbral del 105% podría establecerse en 52.5 Hz, mientras que en sistemas de 60 Hz, un umbral del 105% se establecería en 63 Hz.

   • Este ajuste asegura que el relé solo se active cuando la frecuencia exceda un límite seguro para el sistema.

2.- Tiempo de retardo:

1. • Al igual que con otras protecciones, la función 81M puede configurarse con un retardo de tiempo para evitar que el relé se dispare debido a fluctuaciones transitorias de frecuencia.

   • El retardo suele configurarse entre 0.1 a 5 segundos, dependiendo de la sensibilidad del sistema y de la necesidad de evitar desconexiones innecesarias.

   • Por ejemplo, con un retardo de 2 segundos, el relé solo se activará si la frecuencia se mantiene por encima del umbral durante al menos 2 segundos.

3.- Pruebas y Coordinación:

1. • Durante la puesta en servicio, se realizan pruebas para inyectar frecuencias superiores al umbral de ajuste y verificar la respuesta del relé.

   • La protección 81M también debe coordinarse con otras funciones de protección de frecuencia, como la protección 81m (frecuencia mínima), para asegurar una protección completa.

Ejemplo de Configuración de la Función 81M

Supongamos que estamos trabajando en un sistema de 50 Hz y queremos configurar una protección de frecuencia máxima con los siguientes parámetros:

1.- Umbral de frecuencia máxima: El umbral se establece en 105% de la frecuencia nominal, es decir:

2.- Retardo de tiempo: Se configura un retardo de 2 segundos para evitar disparos innecesarios por fluctuaciones momentáneas.

Con esta configuración, la protección 81M actuará solo si la frecuencia supera los 52.5 Hz y permanece por encima de ese valor durante al menos 2 segundos.

Ventajas y Limitaciones de la Función 81M

Ventajas:

• Protección contra frecuencias altas: La protección 81M evita daños en equipos que no pueden operar a frecuencias superiores a los límites establecidos.

• Configuración flexible: El retardo de tiempo ajustable permite seleccionar un tiempo de actuación adecuado para evitar disparos no deseados.

• Prevenir la desestabilización del sistema: Ayuda a mantener el equilibrio de frecuencia y a evitar problemas mayores en la red.

Limitaciones:

• No detecta bajas frecuencias: Esta función solo protege contra sobrefrecuencias. Para bajas frecuencias, es necesario usar la protección 81m (frecuencia mínima).

• Riesgo de desconexión inapropiada: Si el umbral o el tiempo de retardo no están bien configurados, la protección puede actuar de forma innecesaria o no intervenir cuando sea necesario.

Diferencias entre la Función 81M y la Función 81m

• Función 81M (Frecuencia alta): Detecta cuando la frecuencia del sistema supera un umbral predeterminado, actuando para proteger el sistema ante frecuencias excesivas.

• Función 81m (Frecuencia mínima): Actúa cuando la frecuencia cae por debajo de un umbral predefinido, protegiendo el sistema de frecuencias demasiado bajas.

Ambas funciones son complementarias y son esenciales para mantener la estabilidad y la seguridad del sistema eléctrico, ya que garantizan que la frecuencia del sistema se mantenga dentro de límites seguros tanto en situaciones de exceso como de déficit de generación.