Coordinación de relevadores de sobre corriente (50, 51, 67) en un sistema eléctrico de potencia
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Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de la Laguna Protección de los Sistemas Eléctricos de Potencia M.C. Carlos Alberto Morales Bazán Coordinación de relevadores de sobrecorriente (50, 51, 67) en un Sistema Eléctrico de Potencia Reporte de Proyecto 2 Daniel Muñoz González #14131178 Fecha de entrega: 29 de octubre de 2018 PROYECTO 2 Valores para 100 MVA 0.2(100) G1 𝑋" = 6 = 3.3 2 (22𝑘𝑉)2 𝑉𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑍𝑏𝑎𝑠𝑒 = = = 4.84 Ω 𝑆𝑏𝑎𝑠𝑒 100𝑀𝑉𝐴 0.12(100) T1 𝑋 = 50 = 0.24 T2 𝑋 = 0.065(100) 10 = 0.65 𝑃 DG SOURCE 𝑃 = 𝑉 ∙ 𝐼 ∙ 𝐹. 𝑃. ∴ 𝐼 = 𝑉∙𝐹.𝑃. 4𝑀𝑊 𝐼= = 191.388 𝐴 22𝑘𝑉(0.95) 𝑆 = 𝑉 ∙ 𝐼 = (22𝑘𝑉)(191.388) = 4.211 𝑀𝑉𝐴 0.2(100) 𝑋= = 4.749 4.211 Calculo de las impedancias ZL de las líneas 𝑍23 = (0.1 + 𝑗0.3 Ω/𝑘𝑚)(8𝑘𝑚) = 0.8 + 𝑗2.4 Ω 0.8 + 𝑗2.4 𝑍23𝑝.𝑢. = = 0.16 + 𝑗0.49 𝑝𝑢 4.84 𝑍34 = (0.1 + 𝑗0.3 Ω/𝑘𝑚)(12𝑘𝑚) = 1.2 + 𝑗3.6 Ω 1.2 + 𝑗3.6 𝑍34𝑝.𝑢. = = 0.24 + 𝑗0.74 𝑝𝑢 4.84 𝑍35 = (0.1 + 𝑗0.3 Ω/𝑘𝑚)(6𝑘𝑚) = 0.6 + 𝑗1.8 Ω 0.6 + 𝑗1.8 𝑍35𝑝.𝑢. = = 0.12 + 𝑗0.37 𝑝𝑢 4.84 Con apoyo del software PWS obtenemos las corrientes nominales para determinar la relación de transformación de los TC's Para este proyecto se utilizará una relación de transformación para los TC's de 300:5. Calculo de los TS's 125.19 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎23 = 300 = 2.087𝐴 5 𝐼𝑃23 = 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎23 (1.2) = 2.087(1.2) = 2.504 𝐴 ≅ 2.5 𝐴 Por lo tanto, el TS23 = 2.5 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎32 = 125.19 300 = 2.087𝐴 5 𝐼𝑃32 = 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎32 (1.2) = 2.087(1.2) = 2.504 𝐴 ≅ 2.5 𝐴 Por lo tanto, el TS32 = 2.5 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎34 = 119.61 300 = 1.994𝐴 5 𝐼𝑃34 = 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎34 (1.2) = 1.994(1.2) = 2.392 𝐴 ≅ 2.5 𝐴 Por lo tanto, el TS34 = 2.5 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎35 = 114.12 300 = 1.902𝐴 5 𝐼𝑃35 = 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎35 (1.2) = 1.902(1.2) = 2.282 𝐴 ≅ 2 𝐴 Por lo tanto, el TS35 = 2 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎53 = 114.12 300 5 = 1.902 𝐴 𝐼𝑃53 = 𝐼′𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎53 (1.2) = 1.902(1.2) = 2.282 𝐴 ≅ 2 𝐴 Por lo tanto, el TS53 = 2 Calculo de los TDS's TDS35= 0.5 𝐼𝑆𝐶 = 650 𝐴 650 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 10.833𝐴 5 𝐼′𝑆𝐶 10.833 = = 5.417 𝑇𝑆35 2 𝑡𝑜𝑝𝑅35 = 0.16 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅35 = 𝑡𝑜𝑝𝑅35 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.16 + 0.083 = 0.243 𝑠𝑒𝑔 RESPALDO 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅35 = 0.243 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.3 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑅23 = 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅35 + 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.213 + 0.3 = 0.543 𝑠𝑒𝑔 𝐼𝑆𝐶 = 650 𝐴 650 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 10.833𝐴 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = 5 𝐼′𝑆𝐶 10.833 = = 4.333 𝑇𝑆23 2.5 Por lo tanto, el TDS1= 2 𝑡𝑜𝑝𝑅23 = 0.543 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅23 = 𝑡𝑜𝑝𝑅23 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.513 + 0.083 = 0.626 𝑠𝑒𝑔 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = En la siguiente figura se muestran las curvas de la coordinación de los relés R35 con R23 en operación. TDS32= 0.5 𝐼𝑆𝐶 = 454 𝐴 454 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 7.567𝐴 5 𝐼′𝑆𝐶 7.567 = = 3.027 𝑇𝑆32 2.5 𝑡𝑜𝑝𝑅32 = 0.2 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅32 = 𝑡𝑜𝑝𝑅32 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.2 + 0.083 = 0.283 𝑠𝑒𝑔 RESPALDO 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅32 = 0.283 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.3 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑅53 = 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅32 + 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.283 + 0.3 = 0.583 𝑠𝑒𝑔 𝐼𝑆𝐶 = 454 𝐴 454 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 7.567𝐴 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = 5 𝐼′𝑆𝐶 7.567 = = 3.783 𝑇𝑆53 2 Por lo tanto, el TDS1= 2 𝑡𝑜𝑝𝑅53 = 0.583 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅53 = 𝑡𝑜𝑝𝑅53 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.583 + 0.083 = 0.666 𝑠𝑒𝑔 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = En la siguiente figura se muestran las curvas de la coordinación de los relés R32 con R53 en operación. TDS34= 1 𝐼𝑆𝐶 = 1104 𝐴 1104 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 18.4𝐴 5 𝐼′𝑆𝐶 18.4 = = 7.36 𝑇𝑆34 2.5 𝑡𝑜𝑝𝑅34 = 0.28 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅34 = 𝑡𝑜𝑝𝑅34 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.28 + 0.083 = 0.363 𝑠𝑒𝑔 RESPALDO 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅34 = 0.363 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.3 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑅23 = 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅34 + 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.363 + 0.3 = 0.663 𝑠𝑒𝑔 𝐼𝑆𝐶 = 650 𝐴 650 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 10.833𝐴 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = 5 𝐼′𝑆𝐶 10.833 = = 4.333 𝑇𝑆23 2.5 Por lo tanto, el TDS1= 2 𝑡𝑜𝑝𝑅23 = 0.663 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅23 = 𝑡𝑜𝑝𝑅23 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.663 + 0.083 = 0.746 𝑠𝑒𝑔 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = En la siguiente figura se muestran las curvas de la coordinación de los relés R34 con R23 en operación. TDS34= 1 𝐼𝑆𝐶 = 1104 𝐴 1104 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 18.4𝐴 5 𝐼′𝑆𝐶 18.4 = = 7.36 𝑇𝑆34 2.5 𝑡𝑜𝑝𝑅34 = 0.28 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅34 = 𝑡𝑜𝑝𝑅34 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.28 + 0.083 = 0.363 𝑠𝑒𝑔 RESPALDO 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅34 = 0.363 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.3 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑅53 = 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅34 + 𝑡𝑐𝑜𝑜𝑟𝑑 = 0.363 + 0.3 = 0.663 𝑠𝑒𝑔 𝐼𝑆𝐶 = 454 𝐴 454 𝐼′𝑆𝐶 = 300 = 7.567𝐴 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = 5 𝐼′𝑆𝐶 7.567 = = 3.027 𝑇𝑆53 2 Por lo tanto, el TDS1= 2 𝑡𝑜𝑝𝑅23 = 0.663 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 5 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 0.083 𝑠𝑒𝑔 𝑡𝑙𝑖𝑏𝑓𝑎𝑙𝑙𝑎𝑅53 = 𝑡𝑜𝑝𝑅53 + 𝑡𝑜𝑝𝑖𝑛𝑡 = 0.663 + 0.083 = 0.746 𝑠𝑒𝑔 𝑀𝑢𝑙𝑡𝑖𝑝𝑙𝑜 = En la siguiente figura se muestran las curvas de la coordinación de los relés R34 con R53 en operación. Conclusiones: Este proyecto me ayudo a comprender mejor la coordinación de las protecciones en los sistemas eléctricos de potencia por medio del uso de relevadores. Así como saber interpretar las curvas y saber cómo se determinan los tiempos de operación de los relevadores. Este sistema consta de 4 buses, pero solo en el bus 3 y el bus 4 tienen cargas; 2 líneas y en cada una de ellas se colocó un relevador para proteger el sistema; un transformador y un generador. El relevador de la línea 1 sería el respaldo del relevador de la línea 2 y con eso tener protección en este sistema. Para este proyecto se seleccionó un relevador ABB tipo CO-6, a este tipo de relevador se le conoce como muy definido. Este sistema se simulo en el software ASPEN para simular las corrientes de falla y en el software PWS para conocer los flujos de cargas y obtener las corrientes nominales, con ayuda de los softwares antes mencionados se realizaron los cálculos para obtener los tiempos de operación y de liberación de falla de los 2 relevadores con un tiempo de coordinación de 0.3 entre los relés. Se debe tener cuidado al momento de definir los TDS's (curvas) ya que pueden ser un poco imprecisas si se hace manualmente ya que algunos relés no son digitales.
