MÍNIMA FRECUENCIA - 81m

La función de protección 81m es una protección de frecuencia mínima o baja frecuencia, utilizada para detectar condiciones de frecuencia anormalmente baja en un sistema eléctrico. Esta función es clave en sistemas de generación y distribución eléctrica, ya que la frecuencia de la red debe mantenerse en un rango específico para garantizar la estabilidad y el funcionamiento seguro de los equipos conectados a la red.

Definición de la función de protección 81m (Baja frecuencia)

La función 81m se activa cuando la frecuencia del sistema cae por debajo de un umbral de ajuste y permanece en esa condición durante un período de tiempo especificado. En muchas aplicaciones, la función 81m es programable y permite ajustes de umbral y tiempo de actuación para proteger el sistema contra bajas frecuencias prolongadas.

• "81" se refiere a la detección de frecuencia anormal, y la "m" indica que esta función actúa para condiciones de frecuencia mínima.

• La actuación de la función 81m puede ser configurada con retardo de tiempo, lo cual permite ignorar caídas momentáneas de frecuencia y evitar desconexiones no deseadas.

Objetivo de la función de protección 81m

La función de protección 81m se emplea principalmente para:

• Evitar daños en equipos eléctricos sensibles a bajas frecuencias, como motores, generadores y transformadores.

• Detectar condiciones de frecuencia baja prolongada que pueden ser indicativas de un desequilibrio entre generación y demanda en el sistema eléctrico.

• Prevenir situaciones de inestabilidad en el sistema, evitando que las unidades de generación trabajen fuera de su rango operativo seguro.

• Actuar como señal de advertencia para posibles pérdidas de sincronismo en generadores.

Principio de Funcionamiento

La función de protección 81m monitorea continuamente la frecuencia del sistema. Cuando detecta que la frecuencia cae por debajo de un umbral especificado y se mantiene en esa condición por un tiempo predeterminado, el relé de baja frecuencia se activa. La caída de frecuencia puede ocurrir cuando la demanda de carga supera la generación, causando una disminución en la velocidad de rotación de los generadores.

Esta función es especialmente importante en sistemas eléctricos interconectados y en aplicaciones de generación distribuida, donde la estabilidad de frecuencia es fundamental para el funcionamiento seguro y confiable del sistema.

Configuración y Cálculo de la Función 81m

Para configurar la función 81m adecuadamente, se deben ajustar los siguientes parámetros: el umbral de frecuencia de actuación y el retardo de tiempo.

1.- Umbral de frecuencia de actuación:

1. • El umbral de frecuencia se ajusta generalmente en función del valor nominal de la frecuencia del sistema, que suele ser de 50 Hz (en Europa, América Latina y otras regiones) o 60 Hz (en Estados Unidos y otros países).

   • Normalmente, el ajuste de frecuencia mínima se establece entre el 95% y 98% de la frecuencia nominal para evitar disparos indeseados debido a caídas transitorias de frecuencia.

   • Por ejemplo, para un sistema de 50 Hz, un ajuste de frecuencia mínima del 95% significaría un umbral de:

1. • Esto significa que el relé de baja frecuencia se activará si la frecuencia cae por debajo de 47.5 Hz.

2.- Tiempo de retardo:

1. • Para evitar activaciones debido a caídas de frecuencia transitorias o momentáneas, se configura un retardo de tiempo. Este retardo asegura que el relé solo actúe si la condición de baja frecuencia es prolongada.

   • El tiempo de retardo de la función 81m puede variar desde 0.1 segundos hasta varios segundos, dependiendo de la sensibilidad y la velocidad de respuesta necesarias para proteger el sistema.

   • Por ejemplo, si se configura un retardo de 2 segundos, el relé solo actuará si la frecuencia permanece por debajo del umbral de 47.5 Hz durante al menos 2 segundos.

3.- Pruebas de ajuste y coordinación:

1. • Durante las pruebas de la función 81m, se reduce la frecuencia del sistema y se mide el tiempo de actuación del relé para verificar que coincida con el tiempo de retardo configurado.

   • Además, la función 81m debe coordinarse con otras protecciones de frecuencia y de voltaje para asegurar que las protecciones actúen de manera selectiva en casos de desequilibrio entre generación y demanda.

Ejemplo de Configuración de la Función 81m

Consideremos un sistema de 50 Hz en el cual deseamos proteger los equipos contra bajas frecuencias prolongadas. Supongamos los siguientes ajustes:

1.- Umbral de frecuencia mínima: Se establece en el 95% de la frecuencia nominal, es decir:

2.- Retardo de tiempo: Para evitar disparos por caídas de frecuencia transitorias, se configura un retardo de 2 segundos.

Con esta configuración, la protección 81m actuará solo si la frecuencia en el sistema cae por debajo de 47.5 Hz y permanece en esa condición durante más de 2 segundos.

Ventajas y Limitaciones de la Función de Protección 81m

Ventajas:

• Protección eficaz contra bajas frecuencias: La función 81m es crítica para evitar daños en equipos que no deben operar a frecuencias reducidas.

• Actuación flexible: El tiempo de retardo ajustable permite evitar disparos indeseados debido a caídas momentáneas de frecuencia.

• Coordinación con otras protecciones de frecuencia: Permite trabajar en conjunto con protecciones de alta frecuencia (función 81M) para garantizar que el sistema se mantenga dentro de rangos de frecuencia seguros.

Limitaciones:

• No detecta condiciones de alta frecuencia: Esta función solo actúa ante caídas de frecuencia, por lo que es necesario complementarla con la función 81M para una protección completa.

• Riesgo de desconexión si no se coordina adecuadamente: Un ajuste incorrecto en el umbral o en el tiempo de retardo puede provocar desconexiones innecesarias o falta de protección en condiciones críticas de baja frecuencia.

Diferencias entre la Función 81m y 81M

• Función 81m (Frecuencia mínima): Protege contra condiciones de frecuencia baja y desconecta equipos cuando la frecuencia cae por debajo de un umbral específico.

• Función 81M (Frecuencia máxima): Protege contra condiciones de frecuencia alta y actúa cuando la frecuencia del sistema supera un umbral predefinido.

La combinación de ambas funciones permite mantener la frecuencia dentro de un rango seguro para los equipos, garantizando la estabilidad y confiabilidad del sistema eléctrico.