PROYECTO: “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. – SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” ESTUDIO DE COORDINACIÓN DE PROTECCIONES “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Septiembre, 2021 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 1. OBJETIVOS..........................................................................................................................3 2. ALCANCES DEL ESTUDIO .....................................................................................................3 3. NORMAS EMPLEADAS ........................................................................................................3 4. BASE DE DATOS ..................................................................................................................4 5. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO EN ESTUDIO ...........................................................5 6. PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LA RED EN ESTUDIO.............................................................8 7. ANÁLISIS DEL SISTEMA ELÉCTRICO ......................................................................................8 7.1. Cálculo de Flujo de Carga....................................................................................................8 7.2. Cálculo de Cortocircuito ................................................................................................... 11 8. CRITERIOS PARA LA DETERMINACION DE AJUSTES DE PROTECCIÓN ................................. 12 8.1. Criterios Básicos de Protección ......................................................................................... 12 8.2. Protección de sobrecorriente de fases (50/51) ................................................................. 13 8.2.1. 8.2.1.4. Cálculo de Ajustes ..................................................................................................... 14 Ajuste de protección en Punto de entrega de energía -Luz del Sur-FUSE 0. ............ 17 8.3. Protección de sobre corriente a tierra (50N/51N) ............................................................. 18 8.3.1. Cálculo de Ajustes ..................................................................................................... 19 8.3.1.1. Cálculo de Ajustes de protección del relé RELE 2 (Celda de protección principal en sub estación “Detergentes”)..................................................................................................... 19 8.3.1.2. Cálculo de Ajustes de protección del relé RELE 1 (Celda de protección principal en sub estación eléctrica CD1). ..................................................................................................... 19 8.3.1.3. 20 9. Ajuste del relé de protección en Punto de entrega de energía - Luz del Sur RELE 0. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................................ 23 ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 2 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 1. OBJETIVOS Establecer una adecuada coordinación de protecciones en media tensión entre los diferentes elementos de protección instalados en el sistema de utilización de INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 y el equipo de protección ubicado en el punto de entrega de energía en sub estación eléctrica N° 1609 propiedad de la empresa de distribución eléctrica “Luz del Sur”. 2. ALCANCES DEL ESTUDIO El presente estudio de coordinación de protecciones comprende el siguiente alcance: • Recopilación de información técnica • Simulaciones de flujo de carga • Simulaciones de corto circuito • Cálculo y coordinación de relés • Planilla de ajustes de los relés de protección • Recomendaciones y conclusiones 3. NORMAS EMPLEADAS El estudio presentado ha sido desarrollado en base a las siguientes normas: • IEEE Std. 242-2001™ Recommended Practice for Protection and Coordination of Industrial and Commercial Power Systems. • IEEE C37.48.1 Guide for the Operation, Classification, Application, and Coordination of Current-Limiting Fuses with Rated Voltages 1 – 38kV. • IEEEC37.112Standard Inverse-Time Characteristic Equations for overcurrent relays. • IEC 60282-1 High-Voltage Fuses - Part 1: Current-Limiting Fuses. • IEC 60787 Application Guide for the Selection of Fuse-Links of High-Voltage Fuses for Transformer Circuit Applications. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 3 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 4. BASE DE DATOS Para el desarrollo del presente estudio se ha considerado la siguiente información: • Diagrama unifilar del sistema eléctrico en análisis con los diferentes elementos de protección que lo conforman. • Máxima carga contratada del suministro de energía INTRADEVCO S.A. que corresponde a 1400 KW. • Equipo de protección en el punto de entrega de energía en SE eléctrica N° 1609 propiedad de Luz del Sur. • Potencia de corto circuito monofásica y trifásica en la barra de 22.9kV de sub estación eléctrica N° 1609 de Luz del Sur. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 4 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 5. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO EN ESTUDIO El sistema eléctrico de INTRADEVCO S.A. toma la energía desde una celda de media tensión ubicada en la sub estación eléctrica N° 1609 propiedad de Luz del sur. Desde este punto se deriva en cable subterráneo del tipo n2xsy-50 mm2 con una longitud de 545 metros hasta la celda de llegada en sub estación eléctrica CD1. El suministro de Intradevco posee dos sub estaciones eléctricas con el siguiente equipamiento: Sub estación Eléctrica CD1 La sub estación eléctrica CD1 posee: • Una celda de llegada y protección equipada con interruptor de potencia y relé de protección marca Schneider modelo P5. • Una celda de remonte Schneider (salida como enlace). • Una celda de remonte Ormazábal (llegada como enlace entre celdas). • Una celda de protección Ormazábal de transformador de potencia de 400 kVA equipada con seccionador de potencia y fusibles limitadores de corriente. • Un transformador de potencia de 400 kVA. • Una celda Ormazábal con seccionador sin fusibles como derivación a sub estación eléctrica “Detergente”. Sub estación Eléctrica DETERGENTES • Una celda de llegada y protección equipada con interruptor de potencia y relé de protección marca Schneider. (Celda 1). • Una celda de remonte utilizada como enlace entre celdas marca Schneider (Celda 2). • Una celda de remonte Ormazábal (Celda 3). • Una celda Ormazábal de protección de transformador de potencia de 2 MVA equipada con seccionador de potencia y fusibles limitadores de corriente (Celda 4). ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 5 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” • Una celda Ormazábal de protección de transformador de potencia de 1.25 MVA equipada con seccionador de potencia y fusibles limitadores de corriente (Celda 5). • Una celda Ormazábal de protección de transformador de potencia de 0.63 MVA equipada con seccionador de potencia y fusibles limitadores de corriente (Celda 6). A continuación, se muestra un diagrama unifilar reducido para los elementos de la protección que forman parte del análisis de selectividad. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 6 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Gráfico 1: Diagrama unifilar proteciones ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 7 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” PARÁMETROS ELÉCTRICOS DE LA RED EN ESTUDIO Los parámetros eléctricos usados para el análisis de la red en estudio se muestran en las siguientes tablas: Sección mm2 50 Tipo N2XSY Resistencia Reactancia Ohm/Km Ohm/Km 0.494 0.2704 Amper A 250 Tabla1: Parámetros Eléctricos de cables de energía SUBESTACION T1 TF1 TF2 TF3 POTENCIA NOMINAL MVA TENSION NOMINAL Prim(Kv) 22.9 22.9 22.9 22.9 Sec(Kv) 0.23 0.46 0.46 0.38 ONAN 0.4 2.0 1.25 0.63 ONAF - Vcc(%) 6.00 6.60 6.60 6.60 Grupo de Conexión YND5 YND5 YNYN6 YNYN6 Tabla2: Parámetros Eléctricos de los transformadores de 2 y tres devanados 6. ANÁLISIS DEL SISTEMA ELÉCTRICO 6.1. Cálculo de Flujo de Carga Objetivos El objetivo de la simulación de flujo de carga es analizar el comportamiento del sistema eléctrico existente cuando se conecte a la red la carga del sistema de utilización de la “INTRADEVCO S.A.”. Los cálculos de las simulaciones nos permiten observar el comportamiento del sistema en estado estacionario, determinándose los correctos niveles de tensión en barras, la adecuada distribución del flujo de potencia (potencia activa y reactiva) y la verificación de la capacidad de transmisión de los equipos eléctricos. Metodología Técnica Para evaluar los resultados de flujo de carga en régimen estable como criterios de calidad y confiabilidad que el sistema debe satisfacer las siguientes condiciones: ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 8 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Niveles de tensión admisibles en las barras o Operación normal: +-5%VN VN: tensión nominal Líneas y transformadores sin sobrecarga o Operación normal: 100%SN SN: Potencia nominal Resultados Del análisis de los resultados de las simulaciones de flujos de potencia en operación normal se puede observar lo siguiente: En el siguiente cuadro se muestra los valores de tensión y el porcentaje de caída de tensión de la red en estudio, donde se modelo con los parámetros eléctricos de la red y la demanda máxima del suministro la misma que asciende a 1400 KW. BARRA TENSION NOMINAL Barra 22.9kV SE 1609 LDS 22.9kV 22.9kV CAIDA DE TENSION 1.00 pu BARRA 1 -S.E. INTRADEVCO BARRA 2 22.9kV 22.9kV 22.887kV 22.885kV 0.9994 pu 0.9993 pu BARRA HVT-22.9KV 22.9kV 22.885kV 0.9993 pu BARRA LVT – 0.46KV 0.46kV 0.458kV 0.9965 pu BARRA LVT1 -0.230KV 0.230KV 0.228kV 0.9925 pu BARRA 3 22.9kV 22.875kV 0.9989 pu BARRA 4 22.9kV 22.874kV 0.9989 pu BARRA HVT1 -22.9KV BARRA LVT1 -0.46KV 22.9kV 0.46KV 22.874kV 0.458kV 0.9988 pu 0.9959 pu BARRA HVT2 -22.9KV 22.9kV 22.874kV 0.9988 pu BARRA LVT2 -0.46KV 0.46KV 0.457kV 0.9938 pu BARRA HVT3 -22.9KV 22.9kV 22.874kV 0.9988 pu BARRA LVT3 -0.46KV 0.38KV 0.377kV 0.9926 pu Tabla3: Valores de tensión en barras Así mismo se muestra el perfil de tensión del alimentador en estudio, en la cual se verifica que los valores de tensión están dentro del margen permitido por la NTCSE siempre en cuando la tensión de entrega sea de 22.9kV. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 9 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Gráfico 2: Perfil de tensiones La máxima demanda considerada para el cálculo del perfil de tensiones considera la potencia contratada, la cual asciende a 1400 KW. En general, en este escenario, los perfiles de tensión están dentro de la tolerancia del ±5% de la tensión nominal. La cargabilidad del cable de media tensión CABLE1 conexión entre la sub estación eléctrica de luz del sur y la Sub estación eléctrica principal de Intradevco estará en un 15.8%. Cada transformador de potencia (T1, TF1, TF2 Y TF3), estarían operando en un 19.1%, 19.7%, 33.2%, 41.2% respectivamente. Todo ello se puede observar mejor en el ANEXO A de flujo de Carga. A continuación, se muestra el nivel de carga de las líneas y transformadores más importantes considerando la máxima demanda del sistema de utilización de Intradevco. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 10 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” TRANSFORMADORES T1 – 0.4 MVA TF1 -2.0 MVA TF2 -1.25 MVA TF3 -0.63 MVA Máxima demanda MW MVAR 0.370 0.10 0.380 0.10 0.400 0.11 0.250 0.07 Nivel de Carga 19.1% 19.7% 33.2% 41.2% Tabla 4: Niveles de carga en cables y transformadores 6.2. Cálculo de Cortocircuito 6.2.1.1. Objetivos El cálculo de las simulaciones de corrientes de corto circuito tiene como objetivo determinar las máximas y mínimas de falla del sistema eléctrico en estudio cuyos resultados permitirán: Verificar la capacidad térmica de los equipos como son las barras, equipos de maniobra y transformadores de corriente. Desarrollar los cálculos y determinar los ajustes adecuados de los relés de protección. 6.2.2. Metodología y criterios Para el estudio de corto circuito se ha seguido el siguiente procedimiento: La corriente base para la referencia de corto circuito se ha tomado de la barra de 22.9KV de la sub estación eléctrica N°1609 de Luz del Sur (418.99 MVA). Las simulaciones de corto circuito se han desarrollado con el software DigSilent –Power Factory 15.1.7 Las corrientes de corto circuito han sido simuladas según el método completo. Duración de la apertura del interruptor 0.1s Las fallas evaluadas son las siguientes: o Falla monofásica con resistencia de falla de 0Ω y 20Ω o Falla bifásica con resistencia de falla de 0Ω ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 11 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Falla Trifásica con resistencia de falla de 0Ω o 6.2.3. Resultados Los resultados en forma gráfica se muestran en el Anexo B Análisis de cortocircuito. A continuación, se presenta los valores calculados de cortocircuito trifásico y monofásico de la red en estudio, donde se modeló con los parámetros eléctricos de la red de media tensión. BARRA FALLA TRIFASICA FALLA MONOFÁSICA 0 ohmios FALLA BIFASICA MVA FALLA MONOFÁSICA 20 ohmios FALLA MONOFÁSICA 100 ohmios MVA KA MVA KA KA MVA KA MVA KA SE 1609 419 10.56 360.34 9.085 775.8 19.56 28.81 0.73 5.75 0.15 BARRA 1 398 9.958 342.28 8.564 621.49 15.67 28.36 0.715 5.75 0.145 BARRA 2 391 9.859 336.26 8.479 598.13 15.08 28.29 0.713 5.75 0.145 HVT-22.9KV 0.145 390.2 9.839 335.57 8.462 593.68 14.97 28.28 0.713 5.75 LVT-0.46KV 33.2 41.62 28.552 35.79 0 0 0 0 0 0 HVT1-22.9KV 358.8 9.046 308.57 7.78 450.27 11.35 27.78 0.7 5.73 0.144 LVT1-0.46KV 33 41.41 28.38 35.61 0 0 0 0 0 0 HVT2-22.9KV 358.8 9.046 308.57 7.78 450.34 11.35 27.78 0.7 5.73 0.144 LVT2-0.46KV 21.4 26.81 18.404 23.06 21.83 27.39 0.01 0.014 0.001 0.003 HVT3-22.9KV 358.8 9.046 308.57 7.78 450.34 11.35 27.78 0.7 5.73 0.144 11.1 16.86 9.546 14.5 11.23 17.07 0.01 0.012 0.001 0.002 LVT3-0.38KV Tabla5: Valores de corto circuito en barras 7. CRITERIOS PARA LA DETERMINACION DE AJUSTES DE PROTECCIÓN 7.1. Criterios Básicos de Protección El objetivo principal del sistema de Protección es proporcionar, en forma rápida, el aislamiento de un área de falla en el sistema y, de este modo, poder mantener en funcionamiento la mayor parte del sistema eléctrico restante. Dentro de este contexto existen seis requerimientos básicos para la aplicación del Relé de protección: A. Fiabilidad: Seguridad de que la protección se llevará a cabo correctamente, tiene dos componentes: Confianza y seguridad. B. Selectividad: Continuidad máxima del servicio con mínima desconexión del sistema. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 12 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” C. Rapidez de operación: Duración mínima de una falla, así como un menor daño en los equipos del sistema. D. Simplicidad: Menor equipo de protección y circuitos asociados para lograr los objetivos de protección. E. Economía: Mayor protección a menor costo total. El término “protección” no implica que el equipo de protección pueda prevenir fallas o deficiencia de los equipos. Los relés de protección sólo entran en funcionamiento después de que haya ocurrido una condición insostenible. Sin embargo, su función es minimizar los daños a equipos fallados, reducir el tiempo y costo de interrupción, así como el de problemas afines que pudieran ocurrir. La protección del sistema eléctrico y de los equipos es muy importante, en vista que una falla en cualquiera de ellos puede dejar sin suministro un área entera, además de poner en riesgo la estabilidad del sistema de potencia. 7.2. Protección de sobrecorriente de fases (50/51) El Valor de Arranque de los relés de sobrecorriente no debe ser inferior al 120% de la máxima corriente de carga o corriente nominal. El arranque determinado debe permitir el transporte total de la carga y no debe actuar cuando se conectan las cargas. Los ajustes de los relés deben proteger a los equipos (transformadores) de sus límites de sobrecarga térmica y dinámica La curva de daños térmicos y dinámicos de los transformadores se determinan según la norma ANSI/IEEE C57, 91-1981. Se toma en cuenta la curva de daño térmico y dinámico de los transformadores. las características de operación de los relés deben estar por debajo de esta curva en la gráfica de selectividad. El punto Inrush se determina de la siguiente forma: o Para transformadores de potencia menores a 2MVA; la constante Inrush= 10 veces la corriente nominal del transformador. o Para Transformadores mayores a 2MVA; Inrush=12 veces la corriente nominal del transformador. o El intervalo de tiempo de coordinación entre relés será como mínimo de 150ms. o Los tiempos de ajustes y curvas dependen de las corrientes de corto circuito, la forma de la red y la selectividad de los equipos de protección. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 13 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 7.2.1. Cálculo de Ajustes 7.2.1.1. Cálculo de Ajuste de los fusibles de protección FUSE1-FUSE 2-FUSE 3 y FUSE 4- Protección de Transformadores de potencia. Los transformadores de potencia están protegidos por fusibles limitadores de corriente de marca Merlín Gerin modelo fusarc CF. La capacidad de los fusibles escogidos corresponde a la recomendación del fabricante. La curva de los fusibles escogidos se encuentra por encima del punto de inserción y debajo de la curva de daño. Tabla 6: Tabla de selección de fusibles (Fabricante) FUSIBLE LIMITADOR Potencia: 2 MVA – 1.25 MVA – 0.63MVA Tensión de servicio: 22.9 kV Tensión Nominal: 24 kV Capacidad Fusible: 100 A – 80 A -40A TIPO: CF – MARCA: Schneider Tabla 7: Capacidad de Fusibles ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 14 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 7.2.1.2. Cálculo de Ajustes de protección del relé ubicado en la celda de protección principal de subestación eléctrica “Detergentes”RELE 2 La celda de protección principal posee un interruptor de potencia y relé de protección marca Schneider modelo P5, el cual, en conjunto con el transformador de corriente de protección, protege contra fallas por sobrecorriente de fases, fallas a tierra, sobre y sub-tensión entre otros. La relación de transformación del transformador de corriente corresponde a 150300/5 siendo la relación 300/5 la escogida. El ajuste de protección de la función 51 (sobrecorriente de fase) toma en consideración una sobrecarga admisible del 20% de la capacidad nominal de los transformadores TF1, TF2 Y TF3. I nominal= 97.8 A 120% = 117 A La corriente de arranque de la función 51 será de 117 amperios (Valor cercano al calculado). La curva asignada corresponde a la curva IEC NI con un dial de tiempo de 0.08. Se habilita la función instantánea de fase (50) con un valor de corriente de 714 amperios con un tiempo de actuación de 100 milisegundos. En general la curva asignada se encuentra por encima del punto de inserción y por debajo de la curva de daño de los transformadores de potencia lo que permitirá conectar los transformadores sin riesgo de apertura por corriente de inserción. Ajuste de fases Temporizado Ajuste de fase Instantáneo TC:300/5 TC :300/5 I>117 A pri. I>> 714 A pri Curva IEC-NI t>> 0.1 TD>0.08 Tabla 8: Ajuste de protección – RELE 2 ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 15 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 7.2.1.3. Cálculo de Ajustes de protección del relé de protección ubicado en la celda de protección principal de Sub estación CD1-RELE 1. La celda de protección principal posee un interruptor de potencia y relé de protección marca Schneider modelo P5, el cual, en conjunto con el transformador de corriente de protección, protege contra fallas por sobrecorriente de fases, fallas a tierra. La relación de transformación del transformador de corriente corresponde a 300/5. El ajuste de protección de la función 51 (sobrecorriente de fase) toma en consideración una sobrecarga admisible del 20% de la capacidad nominal del total de los transformadores de potencia (Potencia instalada=5880 KVA) I nominal=148A 120% = 177 A La corriente de arranque de la función 51 será de 174 amperios (Valor cercano al calculado). La curva asignada corresponde a la curva IEC NI con un dial de tiempo de 0.08. Se habilita la función instantánea de fase (50) con un valor de corriente de 870 amperios con un tiempo de actuación de 100 milisegundos. En general la curva asignada se encuentra por encima del punto de inserción y por debajo de la curva de daño de los transformadores de potencia. Ajuste de fases Temporizado Ajuste de fase Instantáneo TC:300/5 TC :300/5 I>174 A pri. I>> 870 A pri Curva IEC-NI t>> 0.1 TD>0.08 Tabla 9: Ajuste de protección – RELE 1 | ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 16 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 7.2.1.4. Ajuste de protección en Punto de entrega de energía -Luz del Sur-FUSE 0. De acuerdo a la carta enviada por Luz del Sur, el equipo de protección instalado en el punto de conexión corresponde a un seccionador de potencia tripolar equipado con fusible limitador de corriente marca SIBA de 100 amperios de capacidad. Ajustes de protección de Luz del Sur en punto de entrega de energía en sub estación eléctrica N° 1609 - FUSE 0. FUSIBLE LIMITADOR S.E. Luz del Sur: 1609 Tensión de servicio: 22.9 kV Tensión Nominal: 24 kV Capacidad Fusible: 100 A MARCA: SIBA Tabla 10: Equipo de protección en Sub estación 1609 - Luz del Sur En el gráfico 4, se muestra la gráfica de selectividad general considerando los ajustes de protección recomendados en el presente estudio. En el gráfico se muestra también la corriente de cortocircuito trifásica para una falla en barra de 22.9 KV del transformador de potencia de 2 MVA (TF1). La corriente de falla sería de 8875 amperios la cual sería despejada por el fusible de protección FUSE 2 y el fusible FUSE 0 (Luz del sur) en un tiempo menor a los 0.01 segundos. Para fallas por cortocircuito no es posible conseguir selectividad con los relés de protección debido a que la fusión de los fusibles es mucho más rápida que la actuación de los relés e interruptores de potencia. Los relés de protección RELE 1 Y RELE 2 básicamente actuaran para corrientes de sobrecarga más no por sobre corrientes (corto circuito). El cliente en caso de fallas por cortocircuito interna deberá coordinar con Luz del Sur la reposición del servicio luego de superado el defecto que originó la falla. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 17 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Los gráficos de coordinación completos se muestran en el ANEXO C Curvas de coordinación. Corriente de Falla. Tiempos de Actuación. Gráfico 4: Gráfico de coordinación de fases 7.3. Protección de sobre corriente a tierra (50N/51N) Para el cálculo del ajuste, básicamente se ha seguido el criterio de determinar la corriente de arranque mínima en función a fallas monofásicas de alta impedancia (Valor de impedancia de 100 ohmios) y el valor de ajuste proporcionado por Luz del Sur. La temporización se ha determinado de modo que las protecciones despejen la falla en forma selectiva. Los tiempos de ajuste y curvas dependen de las corrientes de cortocircuito, La forma de la red y la selectividad de los equipos de protección. Es importante indicar que en sistemas con neutro sólidamente aterrizados la corriente de neutro tiene valores altos de falla por tal motivo, la actuación de ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 18 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” los fusibles ante fallas a tierra de baja impedancia será despejados por los fusibles antes que los relés de protección. 7.3.1. Cálculo de Ajustes 7.3.1.1. Cálculo de Ajustes de protección del relé RELE 2 (Celda de protección principal en sub estación “Detergentes”). Para el ajuste de la corriente de arranque se ha considerado una falla a tierra con impedancia de 100 Ohmios dando como resultado una corriente de 139 amperios, por lo tanto, la corriente de arranque se fijará en 120 amperios con una curva de actuación del tipo Normal inversa con la finalidad de evitar aperturas por corrientes de energización de los transformadores de potencia. Se habilita una función instantánea con valor de corriente de 1200 amperios con un tiempo de actuación de 0.1 segundos. Debido a que el grupo de conexión de los transformadores de potencia posee el neutro, en el lado de 22.9 kv, conectado a tierra, se deberá habilitar en el relé de protección la función de inhibición de la segunda armónica H2 para evitar aperturas por corrientes de inserción. Ajuste de Tierra Temporizado TC:300/5 I>120 A pri Curva IEC NI TD>0.05 Ajuste de Tierra Instantáneo TC :300/5 I>>1200 A pri t>> 0.1 Tabla 11: Ajuste de protección de neutro – RELE 2 (Schneider) 7.3.1.2. Cálculo de Ajustes de protección del relé RELE 1 (Celda de protección principal en sub estación eléctrica CD1). ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 19 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Para el ajuste de la corriente de arranque se ha considerado una falla a tierra con impedancia de 100 Ohm dando como resultado una corriente de 139 amperios, por lo tanto, la corriente de arranque se fijará en 120 amperios con una curva de actuación del tipo Normal inversa con la finalidad de evitar aperturas por corrientes de energización de los transformadores. Ajuste de Tierra Temporizado TC:300/5 I>120 A pri Curva IEC NI TD>0.08 Ajuste de Tierra Instantáneo TC :300/5 No habilitado Tabla 12: Ajuste de protección de neutro – RELE 1 7.3.1.3. Ajuste del relé de protección en Punto de entrega de energía - Luz del Sur RELE 0. La celda de conexión en sub estación eléctrica de luz del sur posee un seccionador de potencia equipado con fusibles limitadores de corriente. Debido a los valores de corriente de falla, se espera que el fusible actúe ante fallas a tierra. A continuación, se muestra la gráfica de selectividad de Tierra con los ajustes de protección recomendados, además se señaliza los cortocircuitos monofásicos a tierra máximos y mínimos (con impedancia de falla de 0, 20 y 100 ohm) que se pudiese presentar en la red. En general, para fallas de baja impedancia actuaran los fusibles antes que los relés de protección, esto debido a que las corrientes de falla son de valores altos los cuales fundirán a los fusibles en tiempos muy cortos. Para fallas a tierra de alta impedancia podría actuar los relés de protección de manera selectiva. Los gráficos de coordinación completos se muestran en el ANEXO C, Curvas de coordinación. Las plantillas de los ajustes de protección se muestran en el ANEXO D. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 20 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Falla a tierra con Falla a tierra impedancia con de impedancia de 0Ohm. El valore corriente de de Gráfico 5: Gráfico de coordinación de neutro-corriente de falla vista por los relés de neutro. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 21 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” Falla a tierra con impedancia de 0 Ohm vista por los equipos de protección de FASE. El valore de Tiempo de actuación de fusibles ante fallas Gráfico 6: Gráfico de coordinación de neutro-corriente de falla vista por los equipos de protección de fase. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 22 de 23 “SISTEMA DE UTILIZACIÓN EN MEDIA TENSIÓN 22.9KV.INTRADEVCO S.A. SUMINISTRO 1583034 CD1 / DETERGENTES” 8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES (a) El estudio de coordinación considera como base los parámetros de ajustes tanto de fases como de tierra alcanzados por Luz del Sur para su equipo de protección ubicado en la sub estación eléctrica N°1609. (b) No es posible obtener una selectividad entre los equipos de protección de INTRADEVCO y el equipo de protección de Luz del Sur. Ante fallas por cortocircuito o fallas a tierra se espera la actuación del fusible de protección ubicado en el punto de entrega de energía. Tener en cuenta que ante fallas internas fundirá el fusible en SE 1609. (c) Respecto al punto anterior, con la finalidad de obtener una selectividad total tanto para fallas por sobre corriente de fase y de neutro se sugiere solicitar a Luz del Sur el reemplazo del seccionador de potencia por interruptor y relé de protección. (e) Revisar las relaciones de transformación de los TC al momento de implementar los ajustes de protección en los relés. (f) Se recomienda realizar pruebas de funcionamiento de los sistemas de protección, la misma que deberá realizarse con equipo de inyección de corriente primario y secundario. (g) El presente estudio, considera como configuración de operación del sistema la topología radial con los parámetros eléctricos de la Red indicados en la Memoria Descriptiva y bajo las condiciones de servicio normal. Cualquier cambio de la topología de la red y/o parámetros eléctricos debe considerar el reajuste de las protecciones. (h) Ante la eventualidad de ocurrir incidencias, se recomienda llevar un registro de las magnitudes de corrientes de falla, causa y localización de las mismas a fin de adaptar los ajustes a la red. ESTUDIO DE COORDINACION DE PROTECCIONES Página 23 de 23
