03 - Equipos de Alta Tensión asociado al Sistema de Protección (22)
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1. Transformador de corriente 2. Transformador de tensión 3. Interruptor de potencia Los transformadores de corriente (TC) y los transformadores de tensión (TT) constituyen elementos esenciales de los Sistemas de Protección, de modo que la exactitud con que reproduzcan la corriente primaria y la tensión primaria es determinante para lograr una actuación adecuada del sistema de protección. 3 TC sin primario TC con una espira primaria TC con varias espiras primarias Normas: IEC 60044 Instrument transformers IEC 60044-1 Current transformers IEC 60044-6 Requirements for protective current transformers for transient performance IEEE Std C57.13 IEEE Standard Requirements for Instrument transformers 4 Ø ip N1 Ødp is N2 Øds Carga (Burden) Rb ; Lb iPN1-iSN2 = ØR 5 Esquema electromagnético de un TC: i’P iS ZS = RS + jXS ISXS ip im = i’P - iS ES Zb = Rb + jXb N1 N2 Z0 = jωL0 ES VS ISRS VS Im IS I’P Ø Modelo circuital Diagrama fasorial L0 d (i’P - is) = is(RS + Rb) + (LdS + Lb) d iS dt dt 6 Curva de magnetización de un núcleo ferromagnético: Circuito ferromagnético totalmente magnetizado Circuito ferromagnético sin magnetizar B Ø V F NI Comportamiento del flujo magnético creado en el Hierro en función de la fuerza magnemotriz para una excitación de corriente continua Circuito ferromagnético totalmente magnetizado 7 Curva de saturación de un TC: VS ≈ ES Ecuación aproximada para calcular la tensión de codo de saturación: VS = ( Rint errnaTC P + N2 )nI N IN VS Rint ernoTC : Tensión de saturación : Resistencia interna del TC PN : Carga nominal del TC (Burden) n : Factor límite de precisión IN : Corriente nominal( 1 A ó 5 A) 8 Corriente de cortocircuito: X u u = Esen (ωt + α ) R I Z= R +X 2 2 ϕ = a cos( R R +X 2 2 ) 9 Corriente de cortocircuito: − t E I = sen(ωt + α −ϕ) − sen(α −ϕ)e L Z R R − t I = I F sen(ωt + α −ϕ) − sen(α −ϕ)e L iC/kA vC/kV 0.5 50 0.0 0 -0.5 -1.0 0.43 0.44 0.45 0.46 0.47 0.48 0.49 0.50 0.51 0.52 t/s -50 -100 Caso real, falla bifásica BC a tierra en la L-1005, S.E. Quencoro, 18 de enero de 2007 10 Curva de saturación: R − t v = Z B iF sen(ωt + α − ϕ ) − sen(α − ϕ )e L Z B = Z TC + Z relé Donde: Nos interesa analizar en el momento más crítico, cuando se tiene mayor componente DC, en el momento en que el transformador se inicia a saturar. Nφ = t ∫ vdt 0 t Nφ = NBA = ∫ Z B iF (e R − t L 0 R − t L − cos ωt )dt = Z B iF (1 − e L ) − senωt R El máximo flujo obtenido. X Nφ = Z B iF + 1 R = NBm Aω En valores primarios. X Z B I F + 1 = N 2 Bm Aω R 11 Curva de saturación: Para evitar problemas de saturación. B S ≥ Bm Condición para evitar saturación, expresión con corriente secundaria. X NBS Aω ≥ Z B i F + 1 R Condición para evitar saturación, expresión con corriente primaria. X N 2 BS Aω ≥ Z B I F + 1 R 12 Saturación: La saturación en un transformador de corriente es un problema para el sistema de protección. Para la función diferencial de corriente se debe tener un algoritmo adecuado para detectar una saturación y evitar su actuación. 13 Saturación: 14 Tipos: 15 Esquema electromagnético de un TT inductivo: Ø Carga (Burden) ip N1 is Ødp N2 Rb ; Lb Øds 16 Circuito equivalente de un Inductivo: i’P Z’P = R’P + jXp` ZS = RS + jXS ip ie = i’P - iS Zb = Rb + jXb NP NS V’P jωL0 Rm ES VS V’ P I’PX’P ES I’PR’P ISXS ISRS Modelo circuital VS Ie IS I’P Im Diagrama fasorial 17 Circuito básico de un TT capacitivo: I1 C1 VC1 I2 I’2 IC1 V1 Zb = Rb + jXb C2 ip V’S N2 Modelo circuital VS 18 Circuito básico de un TT capacitivo: IC1 I1 I1 C1 V’S VC1 α I’2 = I2/N RP + jXP NVS RPI’2 XPI’2 VC1 I’2 V1 IC1 V1 C2 ip V’S NVS Modelo circuital N2Zb 19 Circuito básico de un TT capacitivo: Para disminuir el error por ángulo XC2 Como : XC2 << XC1 1 + XC2/XC1 Xeq ≈ Xeq = C1 L XC2 VP/VS = N(1+XC1/XC2) = N(1+C2/C1) VP C2 ip VC VT N1 N2 Modelo circuital VS Zb = Rb + jXb 20 Medio de extinción del arco que se forma en la cámara de extinción, debido a la apertura o cierre con corriente de carga o de falla, pueden ser: • Aceite • Aire comprimido • SF6 • Vacío(media tensión) Tiempo de operación: alrededor de 40 o 50 ms. Secuencia de maniobra: O-0,3 seg – CO – 3 min – CO Lo anterior significa que el interruptor puede abrir el circuito, cerrar a los 0,3 segundos y en caso de recierre en falla debe esperar 3 minutos para intentar de nuevo la maniobra de cierre. CO-15 s -CO 22
