01 - Introducción a las Protecciones (32)

1. Sistema Eléctrico de Potencia (SEP)
2. Origen y tipos de fallas
3. Desarrollo histórico
4. Zonas de protección
138-500 kV
3-36 kV
Transmisión
Generación
Transformador
elevadora
Subestación de
transformación
Red de distribución de
media tensión
3-30 kV
Cliente
residencial
220 V
30-138 kV
Cliente industrial
Subestación de
distribución
Sistema eléctrico del Perú
(agosto 2014)
SUR ESTE
Puno
Tintaya
90,4 km
Callalli
Mantaro
(Campo Armiño)
89,2 km
201,4 km
196,4 km
Santuario
Cotaruse
20,7 km
Kiman Ayllu
174,91 km
Socabaya
SUR OESTE
Conococha
NORTE
NORTE
Moquegua
321,35 km
296,26 km
CENTRO
Paramonga
255,9 km
221,17 km
Montalvo
89,8 km
330 km
La Niña
356,2 km
271 km
Ocoña
138 km
Trujillo
376 km
Chimbote
Carabayllo
Chilca
Poroma
500 kV
220 kV
138 kV
1816,9 km
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El sistema eléctrico de potencia, que se encuentran operando en
condiciones de estado estacionario, están sujetas a perturbaciones
(fallas) producidas por diversas causas.
Estas perturbaciones, originan cambios en las magnitudes de la corriente
y la tensión en todo el SEP.
Estas perturbaciones se pueden originar por:
• Condiciones climáticas
• Medio ambiente
• Animales
• Terceros
• Propias de la red
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• Descarga atmosféricas
• Lluvia
• Nieve o granizo
• Hielo excesivo
• Calor
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• Contaminación
• Corrosión
• Incendio
• Caída de arboles sobre las líneas
• Choque de materiales arrastrados por el viento
• Inundación
• Movimiento telúrico
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• Aves
• Roedores
• Actos de vandalismo
• Choques de vehículos sobre postes
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• Error de operación
• Sobrecargas
• Instalación/construcción deficientes
• Falsa operación del sistema de protección
• Equipo/diseño inadecuado
• Envejecimiento
• Mal funcionamiento
Defecto de fabricación de los equipos:
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• Monofásica a tierra
• Bifásico a tierra
• Bifásico o entre líneas
• Trifásico o entre líneas
• Trifásico o trifásico a tierra
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• Apertura de una fase
• Apertura de dos fases
• Impedancias de fases diferentes
• Monofásica aislada
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• Una fase abierta y las otras cortocircuitadas
• Una fase abierta y la otra fase a tierra
• Una fase abierta y las otras dos en cortocircuito
• Fallas múltiples en diferentes lugares
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R
R
R
S
S
S
T
T
T
Tierra
Tierra
Tierra
Bifásica a tierra
Trifásica
Bifásica fase - fase
R
R
R
S
S
S
T
T
T
Tierra
Tierra
Tierra
Monofásica a tierra
Trifásica a tierra
R
R
S
S
T
T
Tierra
Apertura de una fase
Tierra
Fallas monofásicas simultáneas
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Año 2008
Rotura del aislador
14
Año 2008
Buje del transformador
Gallinazo muerto sobre el radiador
15
Caída de conductor
16
Acercamiento de Grúa a los
conductores
17
Tala de árboles por
terceros
18
03/03/2010
L-2211 (Ica – Marcona) de 220 kV
Choque de materiales arrastrados por el viento
19
Incendio de un transformador Oroya
Nueva 220/50 kV
20
Incendio
21
Caída de un objeto
V= 0 m/s
1m
452 ms
V= 4,43 m/s
1m
187 ms
V= 6,26 m/s
1m
144 ms
V= 7,67 m/s
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• A los 600 años AC, Tales de Mileto, descubrió la atracción de
algunos materiales.
• En 1878, Tomas Alba Edison, creó el primer Sistema Eléctrico de
Potencia utilizando corriente directa.
Las protecciones eléctricas aparecen en esta época (finales del
siglo XIX).
• En 1895 se crea la S.E. del Niágara, utilizando la energía
hidráulica de las Cataratas de Niágara, la cual permitió la
transmisión de energía al poblado de Buffalo, ubicado a 35,41 km
(22 millas).
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• Los fusibles son los primeros dispositivos de protección utilizados
en el SEP y aún son utilizados. Otros dispositivos primarios se
crearon por diferentes necesidades: los interruptores automáticos,
recerradores, descargadores, entre otros.
• En 1905, por las necesidades, fuerza la aparición del “Relé de
Protección” en su primera variante “Electro-Mecánico”
• En 1924 aparece los primeros relés de potencia y tensión. Relé
direccional para fallas a tierra
• En 1950, aproximadamente, aparece el relé de distancia.
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• En 1980, se desarrollaron relés que utilizan componente digitales
aislados denominados “Relés Digitales” y luego aparecieron los
“Relés basados en Microprocesadores”.
• A
partir
de
1994
se
generaliza
la
aplicación
de
los
microprocesadores en los relés de protección, creándose
dispositivos que no solo hacen la función de protección, sino
incluso otras funciones como control.
• En 1994 se introduce un nuevo concepto de protección diferencial
que utiliza la comunicación digital entre dispositivos, remplazando
los cables pilotos.
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• En 1996 se introduce un relé de distancia de línea de alta
velocidad.
• Alrededor de 1998, comienzan aparecer en el mercado los
dispositivo multifunción, es decir, dispositivos que incluyen
muchas funciones de protección y control.
• A partir del 2000, se introduce las soluciones totalmente
automatizadas para subestaciones.
Por mucho que se mejore el aislamiento de los elementos del
sistema eléctrico, se automaticen las operaciones, se modernicen
los equipos de protección, etc. siempre está presente la posibilidad
de averías.
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• En 1960 se desarrolla los primeros “Relés Electrónicos” que utiliza
la electrónica analógica. Los avances de la electrónica de
mediados del siglo XX desarrollaron la tecnología de los relés,
comenzando por relé mixtos electromagnéticos y electrónicos,
hasta relés que funcionaban completamente con dispositivos
electrónicos que se conoce como “Relés Estáticos”, introducido en
1969.
• En 1970 se crea el primer relé de distancia estático para líneas,
con característica cuadrilateral.
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A
B
C
D
M
28
Transformador
de Corriente
Zona B
Transformador
de Corriente
Zona A
29
Área:
44 km
220 kV
27 km
SEIN
9 km
5 km
50 kV
26 km
3 km
42 km
17 km
2 km
Generación
- Carga
30
Subestación Eléctrica:
AMPLIACIÓN
S.E.
COTARUSE 220 KV
31
Subestación Eléctrica:
A Las Bambas 2
IN-2792
IN-2790
REB500
REB500
Barra A
220 kV
Barra B
220 kV
A Las Bambas 1
IN-2788
IN-2786
REB500
REB500
A Ares Nueva
IN-2784
IN-2782
REB500
REB500
REB500
REB500
IN-2706
Barra B1
(Existente)
Ampliación S.E.
Cotaruse 220 kV:
IN-2708
REB500
(Unidad Central)
Barra B3
(Existente)
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