Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Como la longitud de la línea de transmisión de energía eléctrica es generalmente lo suficientemente larga y atraviesa la atmósfera abierta, la probabilidad de que ocurra una falla en la línea de transmisión de energía eléctrica es mucho mayor que la de los transformadores y alternadores de energía eléctrica . Es por eso que una línea de transmisión requiere esquemas de protección mucho más que un transformador y un alternador.
La protección de la línea debe tener algunas características especiales, como:
- Durante la falla, se debe disparar el único disyuntor más cercano al punto de falla.
- Si el disyuntor más cercano al punto defectuoso no se dispara, el disyuntor justo al lado de este disyuntor se disparará como respaldo.
- El tiempo de funcionamiento del relé asociado con la protección de la línea debe ser lo mínimo posible para evitar disparos innecesarios de los disyuntores asociados con otras partes saludables del sistema de energía.
Estos requisitos mencionados anteriormente provocan una protección de la línea de transmisión muy diferente de la protección del transformador y otros equipos de los sistemas de potencia. Los tres métodos principales de protección de la línea de transmisión son:
- Tiempo graduado sobre protección actual .
- Protección diferencial.
- Protección de distancia.
Indice de contenidos
Protección contra sobrecorriente graduada en el tiempo
Esto también puede denominarse simplemente protección contra sobrecorriente de la línea de transmisión de energía eléctrica. Analicemos diferentes esquemas de tiempo graduados sobre la protección actual.
Protección del alimentador radial
En el alimentador radial, la energía fluye en una sola dirección, que es de la fuente a la carga. Este tipo de alimentadores se puede proteger fácilmente mediante el uso de relés de tiempo definido o relés de tiempo inverso.
Protección de línea por relé de tiempo definido
Este esquema de protección es muy simple. Aquí la línea total se divide en diferentes secciones y cada sección cuenta con un relé de tiempo definido. El relé más cercano al final de la línea tiene un ajuste de tiempo mínimo, mientras que el ajuste de tiempo de otros relés aumenta sucesivamente, hacia la fuente.
Por ejemplo, suponga que hay una fuente en el punto A, en la figura siguiente
En el punto D se instala el disyuntor CB-3 con un tiempo definido de funcionamiento del relé de 0,5 seg. Sucesivamente, en el punto C se instala otro interruptor automático CB-2 con tiempo definido de operación del relé 1 seg. El siguiente disyuntor CB-1 se instala en el punto B, que es el más cercano al punto A. En el punto B, el relé se establece en el momento de la operación 1,5 seg.
Ahora, suponga que ocurre una falla en el punto F.Debido a esta falla, la corriente defectuosa fluye a través de todos los transformadores de corriente o TCconectado en la línea. Pero como el tiempo de operación del relé en el punto D es mínimo, el CB-3 asociado con este relé se disparará primero para aislar la zona defectuosa de la parte en reposo de la línea. En caso de que, por cualquier motivo, el CB-3 no se dispare, el siguiente relé temporizado más alto funcionará para iniciar el disparo del CB asociado. En este caso, CB-2 se disparará. Si el CB-2 tampoco se dispara, el siguiente disyuntor, es decir, el CB-1, se disparará para aislar la mayor parte de la línea.
Ventajas de la protección de línea de tiempo definida
La principal ventaja de este esquema es la simplicidad. La segunda gran ventaja es que, durante la falla, solo el CB más cercano a la fuente desde el punto de falla operará para aislar la posición específica de la línea.
Desventaja de la protección de línea de tiempo definida
Si el número de secciones en la línea es bastante grande, el ajuste de tiempo del relé más cercano a la fuente sería muy largo. Por lo tanto, durante cualquier falla más cercana a la fuente, será necesario mucho tiempo para aislarla. Esto puede causar un efecto destructivo severo en el sistema.
Protección de línea contra sobrecorriente por relé inverso
El inconveniente que discutimos solo en tiempo definido sobre la protección actual de la línea de transmisión, se puede superar fácilmente mediante el uso de relés de tiempo inverso. En relé inverso, el tiempo de operación es inversamente proporcional a la corriente de falla. 
En la figura anterior, el ajuste de tiempo total del relé en el punto D es mínimo y sucesivamente este ajuste de tiempo se incrementa para los relés asociados con los puntos hacia el punto A.
En caso de cualquier falla en el punto F, obviamente disparará CB-3 en el punto D. En caso de falla de apertura CB-3, CB-2 se operará ya que el ajuste de tiempo total es mayor en ese relé en el punto C.
Aunque, el ajuste de tiempo del relé más cercano a la fuente es máximo, pero aún se disparará en un período más corto, si ocurre una falla importante cerca de la fuente, ya que el tiempo de operación del relé es inversamente proporcional a la corriente defectuosa.
Protección contra sobrecorriente de alimentadores paralelos
Para mantener la estabilidad del sistema, es necesario alimentar una carga desde la fuente mediante dos o más de dos alimentadores en paralelo. Si ocurre una falla en cualquiera de los alimentadores, solo ese alimentador defectuoso debe aislarse del sistema para mantener la continuidad del suministro desde la fuente hasta la carga. Este requisito hace que la protección de los alimentadores paralelos sea un poco más compleja que la simple protección de línea sin sobrecorriente sin dirección, como en el caso de los alimentadores radiales. La protección del alimentador paralelo requiere usar relés direccionales y graduar el ajuste de tiempo del relé para disparo selectivo. 
Hay dos alimentadores conectados en paralelo de la fuente a la carga. Ambos alimentadores tienen relé de sobrecorriente no direccionalen el extremo de la fuente. Estos relés deben ser relés de tiempo inverso. Además, ambos alimentadores tienen relé direccional o relé de potencia inversa en su extremo de carga. Los relés de potencia inversa utilizados aquí deben ser de tipo instantáneo. Eso significa que estos relés deben operarse tan pronto como se invierta el flujo de energía en el alimentador. La dirección normal de la energía es de la fuente a la carga.
Ahora, suponga que ocurre una falla en el punto F, digamos que la corriente de falla es I f . Esta falla obtendrá dos rutas paralelas desde la fuente, una a través del disyuntor A solamente y otra a través de CB-B, alimentador-2, CB-Q, bus de carga y CB-P. Esto se muestra claramente en la figura siguiente, donde I A e I B son corrientes de falla compartidas por el alimentador 1 y el alimentador 2 respectivamente. 
SegúnLey de la corriente de Kirchoff , I A + I B = I f .
Ahora, I A fluye a través de CB-A, I B fluye a través de CB-P. A medida que se invierte la dirección del flujo de CB-P, se disparará instantáneamente. Pero CB-Q no se disparará ya que el flujo de corriente (potencia) en este disyuntor no se invierte. Tan pronto como se dispara CB-P, la corriente de falla I B deja de fluir a través del alimentador y, por lo tanto, no hay posibilidad de seguir operando el relé de tiempo inverso sobre la corriente. I A sigue fluyendo incluso cuando se dispara CB-P. Entonces, debido a la sobrecorriente I A , CB-A se disparará. De esta manera, el alimentador defectuoso queda aislado del sistema.
Protección diferencial del cable piloto
Este es simplemente un esquema de protección diferencial aplicado a los alimentadores. Se aplican varios esquemas diferenciales para la protección de la línea, pero el sistema de equilibrio de voltaje Mess Price y el esquema de transmisión son los más utilizados.
Sistema de equilibrio de precios de Merz
El principio de funcionamiento del sistema Merz Price Balance es bastante simple. En este esquema de protección de línea, se conecta un TC idéntico a cada uno de los dos extremos de la línea. La polaridad de los TC es la misma. El secundario de estos transformadores de corriente y la bobina de operación de dos relés instantáneos forman un circuito cerrado como se muestra en la siguiente figura. En el lazo, el cable piloto se usa para conectar tanto el secundario del CT como la bobina del relé como se muestra. 
Ahora, a partir de la figura, está bastante claro que cuando el sistema está en condiciones normales, no habría ninguna corriente fluyendo a través del bucle, ya que la corriente secundaria de un CT cancelará la corriente secundaria de otro CT.
Ahora, si ocurre alguna falla en la porción de la línea entre estos dos CT, la corriente secundaria de un CT ya no será igual ni opuesta a la corriente secundaria de otro CT. Por tanto, habría una corriente circulante resultante en el bucle.
Debido a esta corriente circulante, la bobina de ambos relés cerrará el circuito de disparo del disyuntor asociado . Por lo tanto, la línea defectuosa estará aislada de ambos extremos.
