Introducción a los Sistemas de Protección de Sistemas Eléctricos de Potencia Facultad de Ingenierı́a, UdelaR. Entregable 2 Integrantes Cristian Oxley - 5.519.973-7 Jorge Rodriguez - 4.620.832-7 Tomás Terzián - 5.235.516-6 2 1. DATOS DE LOS EQUIPOS Introducción Se desea suministrar la memoria descriptiva y la memoria de cálculo de los sistemas de protección de las nuevas lı́neas de transmisión Eolo-Zeus y Eolo-Atenea detalladas en el Entregable 1. 2. Datos de los Equipos Transformadores de medida: Transformador de corriente: 300-600/1 A, 5P20, 15VA. Transformador de tensión: 150 √ 3 : 0,1 √ 3 kV, 3P, 10VA. Datos de la lı́nea: Lı́nea 2 @ Longitud Iadm r0 0,3492 x0 1,1564 y0 2,22 µ 150 kV 125 km 700 A r1 0,1215 x1 0,4358 y1 2,77 µ Lı́nea 3 @ Longitud Iadm r0 0,3492 x0 1,1564 y0 2,22 µ Página 1 de 31 150 kV 65 km 700 A r1 0,1215 x1 0,4358 y1 2,77 µ 3 3. MEMORIA DESCRIPTIVA Memoria Descriptiva Para la elección del sistema de protección de para las lineas L2 y L3 se buscó tener una filosofı́a de protección basada en los conceptos de confiabilidad, redundancia, sensibilidad, selectividad y velocidad. Es importante destacar que se prioriza la dependabilidad sobre la seguridad tomando en cuenta que se prefiere un disparo incorrecto antes que un no disparo poniendo en riesgo equipos que forman el SEP. Los criterios de selección de las funciones son similares para todos los relés y por tanto explayaremos la memoria descriptiva de uno solo. En caso de haber alguna distinción, se describirá posteriormente. Por efectividad en la estimación de las faltas y seguridad ante faltas en extremo débil, se decide tener una protección diferencial. Esta desprotección será del tipo sobrealcance con esquema permisivo. Se instalará en ambos extremos de la lı́nea por lo que no se requerirá el uso de sobrecorrientes direccionales para detectar faltas hacia atrás. De este modo ante este tipo de faltas, el sistema saca inmediatamente la lı́nea evitando aportes al cortocircuito desde otra parte del sistema de potencia mallado. Como protección secundaria se utilizará una protección de distancia ajustada a zona 1 y zona 2. La zona 1 servirá de respaldo al disparo diferencial cuando se tiene faltas en la lı́nea protegida, y la zona 2 oficiará de respaldo para las protecciones de las lı́neas adyacentes. Esta zona 2 a su vez servirá de respaldo cuando se presenten faltas hacia atrás de la ubicación del relé. Teniendo en cuenta una teleprotección entre las protecciones de la lı́nea, dicha zona 2 también sacarı́a la linea de servicio cuando ocurren faltas hacia atrás. De forma de sumar otra protección ante fallas en zona débil, se buscará que los relés de protección a distancia cuenten con una caracterı́stica de operación cuadriliteral; la cual es ajustada por reactancia para evitar errores de resistencia de arco. Por último, en lo que concierne a protección contra corrientes de cortocircuito, se elige como tercer respaldo protecciones de sobrecorrientes temporizados. Estos se ajustarán para proteger faltas dentro de la lı́nea y faltas hacia atrás con el relé ubicado en el extremo remoto de la linea. Esta opción nos brindará también protección en caso de falla de teleprotección. En caso de fallo de disparo de las protecciones ubicadas en las barras Zeus y Atenea en las lı́neas 2 y 3, se supone que el resto del sistema de protección de todo el SEP está perfectamente elegido y coordinado, ya que en este caso deberı́a de abrir las protecciones en los generadores y las protecciones de la lı́nea 1 para cortar el aporte de corriente de cortocircuito. De forma de tener una protección ante perturbaciones de carga, el sistema de protección debe de contar con la opción de protección contra oscilación de potencia. Esta protección actúa en primera instancia para bloquear la protección de distancia cuando se detecta oscilación de potencia, de manera que la protección de distancia no dispare ante este tipo de fenómenos, ya que puede resultar en un disparo incorrecto. Si dicha oscilación de potencia es crı́tica para el sistema, ésta protección actúa en segunda instancia generando el disparo. Esto también implica que posteriormente se tenga un sistema de verificación de sincronismo. Para mantener continuidad en el servicio, se requiere que el sistema ante faltas transitorias opere de tal forma de reconectar el sistema aislado en caso de falta lo antes posible. Es por ello que se necesitará que el sistema de protección cuente con un sistema de recierre. También se necesitará un interruptor capaz de abrir la máxima corriente de falla que se puede presentar en el sistema eléctrico de potencia. También como se detalló en el párrafo anterior, en caso de recierres, nada garantiza que la falta se haya extinguido completamente, por lo que el interruptor tiene que ser capaz de Página 2 de 31 3 MEMORIA DESCRIPTIVA cerrar corrientes de fallas y aguantar el ciclo de apertura y cierre que presente el reconectador que se describirá más adelante. Para la estimación de las corrientes de falla, los relé necesitan mediciones de tensión y corriente, por lo que se necesitará la instalación por cada relé de 3 transformadores de corriente y 3 transformadores de tensión. Estos últimos, por lo general, sus secundarios están protegidos por fusibles, los cuales a veces fallan, por lo que el sistema también deberá de contar con la opción de monitoreo de falla fusible. A continuación se proporciona un resumen de las funciones que, a nuestro criterio, el sistema de protección debe contener: Función diferencial Función de distancia Esquema de teleprotección Sobrecorrientes como función de respaldo Oscilacion de potencia Recierre y verificación de sincronismo Falla fusible Basandonos en el cuadro comparativo de catalogo que ofrece SIEMENS en su página1 , se optó por los relés de la serie 7SD5 para instalar en las lı́neas a proteger. El mismo cuenta con todas las protecciones definidas. En la memoria de cálculo se presentarán sus caracterı́sticas de ajustes. RELÉ SIEMENS SERIE 7SD5 El interruptor que se usará es: SIEMENS 3AT2/3 Un 245 kV Ciclos de op. O-0.3 s-CO-15 s-CO Tap 2 ciclos Tabla 1: Caracterı́sticas del interruptor 1 https://new.siemens.com Página 3 de 31 4 4. 4.1. MEMORIA DE CÁLCULO Memoria de Cálculo RELÉ 11 Dirección 110 112 115 116 120 121 133 134 Dirección 1210 Dirección 1105 1501 1113 1116 1117 1502 1503 1504 1511 1541 1542 1601 1602 1603 1604 1605 1606 1611 1612 1613 1614 1615 1616 Funciones Información Ajuste Comentario Trip Mode 1-/3pole Tipo de disparo DIFF.PROTECTION Enabled Protección diferencial Phase Distance Quadrilateral Protección de distancia (fases) Earth Distance Quadrilateral Protección de distancia (tierra) Power Swing Enabled Oscilación de potencia Teleprot. Dist. POTT Teleprotección de distancia Auto Reclose 2 AR-cycles Recierre AR control mode Trip w/ Tact. Modo de control de recierre Protección diferencial Parámetro Ajuste Comentario I-DIFF > 0,1 A Corriente diferencial Protección de distancia Parámetro Ajuste Comentario Ángulo de la lı́nea Line Angle 75◦ FCT Distance ON Protección de distancia Line Length 65 km Largo de la lı́nea RE/RL(Z1) 0,62 Razón de resistencias para Zona 1 XE/XL(Z1) 0,55 Razón de reactancias para Zona 1 Minimum Iph> 2,4 A 90 % de la mı́nima Icc 3I0 > Threshold 2,4 A 90 % de la mı́nima Icc a tierra 3U0 > Threshold ∞ Desactivada ◦ Distance Angle 75 Ángulo para ajuste cuadrilateral R load (Φ-E) 40 Ω Carga para ajuste cuadrilateral ◦ Ángulo de carga máximo ϕ load 46 Op. Mode Z1 Forward Faltas hacia adelante 85 % R(Z1) Φ-Φ 1Ω Resistencia Zona 1 X(Z1) 9,6 Ω Reactancia Zona 1 RE(Z1) Φ-E 8,5 Ω Resistencia Zona 1 (earth fault) T1-1phase 0,00 s Zona 1 instantánea T1-multi-phase 0,00 s Zona 1 instantánea Op. Mode Z2 Forward Faltas hacia adelante 210 % R(Z2) Φ-Φ 2,1 Ω Resistencia Zona 2 X(Z2) 24 Ω Reactancia Zona 2 RE(Z2) Φ-E 14 Ω Resistencia Zona 2 (earth fault) T2-1phase 0,30 s Zona 2 con retardo T2-multi-phase 0,30 s Zona 2 con retard Página 4 de 31 4.1 RELÉ 11 4 Dirección 2601 2610 2611 2612 2613 Parámetro Operating Mode Iph>> TIph >> 3I0>> T3I0>> Dirección 2002 2006 Parámetro P/S Op. Mode PowerSwing Trip Dirección 3401 3402 3403 3404 3420 3422 3435 3456 3460 3461 3462 3464 3470 3471 Parámetro AUTO RECLOSE CB? 1.TRIP T-RECLAIM T-BLCK MC AR WITH DIFF AR w/ DIST. ADT 1p allowed 1.AR Tdead1Trip 1.AR SynRequest 2.AR START 2.AR T-ACTION 2.AR Tdead 1Flt 2.AR: CB? CLOSE 2.AR SynRequest Dirección 2101 2102 2103A 2107A 2108 2109A 2110A 2112A 2113 Dirección 2901 2910 2911A 2912A Parámetro FCT Telep. Dis. Type of Line Send Prolong. Delay for alarm Release Delay TrBlk Wait Time TrBlk BlockTime DIS TRANSBLK EF Mem.rec.sig. Parámetro MEASURE. SUPERV FUSE FAIL MON. FFM U>(min) FFM I< (max) MEMORIA DE CÁLCULO Sobrecorriente Ajuste Comentario Only Emer. prot Modo de operación 3,30 A Sobrecorriente de fase 0,001 s Retardo s/c de fase 2.6 A Sobrecorriente de tierra 0,001 s Retardo s/c de tierra Oscilación de Potencia Ajuste Comentario All Zones Blocked Modo de operación de Osc. Pot. YES Disparo de Osc. Pot. Recierre Ajuste Comentario ON Recierre automático YES Confirm. dispon. disyunt. 3,00 s Tiempo después de un cierre exitoso 1,00 s Bloqueo recierre luego de cierre manual YES Recierre automático para prot. dif. YES Recierre automático para prot. dist. YES Disparo unipolar disponible 0.3 s Tiempo muerto disparo unipolar YES Activación de verificación de sincronismo YES Activación de segundo ciclo de recierre YES Tiempo tiempo de acción 0.15 s Tiempo muerto 2 disparo unipolar YES Confirm. dispon. disyunt. YES Activación de verificación de sincronismo Teleprotección Ajuste Comentario ON Teleprotección para protección de distancia Two Terminals Tipo de Linea 0,05 s Tiempo de prolongación de la señal enviada 10 s Tiempo de retardo para enviar alarma 0s Retardo de lanzamiento ∞ Tiempo de espera previo a bloqueo por transitorio 0,05 s Tiempo de bloqueo por transitorio NO Bloqueo por previa detección de falla a tierra YES Memorizar señal recibida Falla Fusible Ajuste ON ON 33 V 0,56 A Página 5 de 31 Comentario Supervisión de medición Monitor de Falla Fusible Mı́nimo voltaje de umbral Máxima corriente de umbral 4.2 4.2. RELÉ 12 4 MEMORIA DE CÁLCULO RELÉ 12 Dirección 110 112 115 116 120 121 133 134 Dirección 1210 Dirección 1105 1501 1113 1116 1117 1502 1503 1504 1511 1541 1542 1601 1602 1603 1604 1605 1606 1611 1612 1613 1614 1615 1616 Funciones Información Ajuste Comentario Trip Mode 1-/3pole Tipo de disparo DIFF.PROTECTION Enabled Protección diferencial Phase Distance Quadrilateral Protección de distancia (fases) Earth Distance Quadrilateral Protección de distancia (tierra) Power Swing Enabled Oscilación de potencia Teleprot. Dist. POTT Teleprotección de distancia Auto Reclose 2 AR-cycles Recierre AR control mode Trip w/ Tact. Modo de control de recierre Protección diferencial Parámetro Ajuste Comentario I-DIFF > 0,125 A Corriente diferencial Protección de distancia Parámetro Ajuste Comentario Ángulo de la lı́nea Line Angle 75◦ FCT Distance ON Protección de distancia Line Length 125 km Largo de la lı́nea RE/RL(Z1) 0,62 Razón de resistencias para Zona 1 XE/XL(Z1) 0,55 Razón de reactancias para Zona 1 Minimum Iph> 1,6 A 90 % de la mı́nima Icc 3I0 > Threshold 1,6 A 90 % de la mı́nima Icc a tierra 3U0 > Threshold ∞ Desactivada Distance Angle 75◦ Ángulo para ajuste cuadrilateral R load (Φ-E) 40 Ω Carga para ajuste cuadrilateral ◦ ϕ load 33 Ángulo de carga máximo Op. Mode Z1 Forward Faltas hacia adelante 85 % R(Z1) Φ-Φ 1,5 Ω Resistencia Zona 1 X(Z1) 18,5 Ω Reactancia Zona 1 RE(Z1) Φ-E 10,8 Ω Resistencia Zona 1 (earth fault) T1-1phase 0,00 s Zona 1 instantánea T1-multi-phase 0,00 s Zona 1 instantánea Op. Mode Z2 Forward Faltas hacia adelante 115 % R(Z2) Φ-Φ 1,5 Ω Resistencia Zona 2 X(Z2) 25 Ω Reactancia Zona 2 RE(Z2) Φ-E 10,8 Ω Resistencia Zona 2 (earth fault) T2-1phase 0,30 s Zona 2 con retardo T2-multi-phase 0,30 s Zona 2 con retardo Página 6 de 31 4.2 RELÉ 12 4 Dirección 2601 2610 2611 2612 2613 Parámetro Operating Mode Iph>> TIph >> 3I0>> T3I0>> Dirección 2002 2006 Parámetro P/S Op. Mode PowerSwing Trip Dirección 3401 3402 3403 3404 3420 3422 3435 3456 3460 3461 3462 3464 3470 3471 Parámetro AUTO RECLOSE CB? 1.TRIP T-RECLAIM T-BLCK MC AR WITH DIFF AR w/ DIST. ADT 1p allowed 1.AR Tdead1Trip 1.AR SynRequest 2.AR START 2.AR T-ACTION 2.AR Tdead 1Flt 2.AR: CB? CLOSE 2.AR SynRequest Dirección 2101 2102 2103A 2107A 2108 2109A 2110A 2112A 2113 Dirección 2901 2910 2911A 2912A Parámetro FCT Telep. Dis. Type of Line Send Prolong. Delay for alarm Release Delay TrBlk Wait Time TrBlk BlockTime DIS TRANSBLK EF Mem.rec.sig. Parámetro MEASURE. SUPERV FUSE FAIL MON. FFM U>(min) FFM I< (max) MEMORIA DE CÁLCULO Sobrecorriente Ajuste Comentario Only Emer. prot Modo de operación 2.27 A Sobrecorriente de fase 0,001 s Retardo s/c de fase 1,77 A Sobrecorriente de tierra 0,001 s Retardo s/c de tierra Oscilación de Potencia Ajuste Comentario All Zones Blocked Modo de operación de Osc. Pot. YES Disparo de Osc. Pot. Recierre Ajuste Comentario ON Recierre automático YES Confirm. dispon. disyunt. 3,00 s Tiempo después de un cierre exitoso 1,00 s Bloqueo recierre luego de cierre manual YES Recierre automático para prot. dif. YES Recierre automático para prot. dist. YES Disparo unipolar disponible 1,00 s Tiempo muerto disparo unipolar YES Activación de verificación de sincronismo YES Activación de segundo ciclo de recierre YES Tiempo tiempo de acción 0.15 s Tiempo muerto 2 disparo unipolar YES Confirm. dispon. disyunt. YES Activación de verificación de sincronismo Teleprotección Ajuste Comentario ON Teleprotección para protección de distancia Two Terminals Tipo de Linea 0,05 s Tiempo de prolongación de la señal enviada 10 s Tiempo de retardo para enviar alarma 0s Retardo de lanzamiento ∞ Tiempo de espera previo a bloqueo por transitorio 0,05 s Tiempo de bloqueo por transitorio NO Bloqueo por previa detección de falla a tierra YES Memorizar señal recibida Falla Fusible Ajuste ON ON 31 V 0,41 A Página 7 de 31 Comentario Supervisión de medición Monitor de Falla Fusible Mı́nimo voltaje de umbral Máxima corriente de umbral 4.3 4.3. RELÉ 13 4 MEMORIA DE CÁLCULO RELÉ 13 Dirección 110 112 115 116 120 121 133 134 Dirección 1210 Dirección 1105 1501 1113 1116 1117 1502 1503 1504 1511 1541 1542 1601 1602 1603 1604 1605 1606 1651 1652 1653 1654 1655 1656 Funciones Información Ajuste Comentario Trip Mode 1-/3pole Tipo de disparo DIFF.PROTECTION Enabled Protección diferencial Phase Distance Quadrilateral Protección de distancia (fases) Earth Distance Quadrilateral Protección de distancia (tierra) Power Swing Enabled Oscilación de potencia Teleprot. Dist. POTT Teleprotección de distancia Auto Reclose 2 AR-cycles Recierre AR control mode Trip w/ Tact. Modo de control de recierre Protección diferencial Parámetro Ajuste Comentario I-DIFF > 0,125 A Corriente diferencial Protección de distancia Parámetro Ajuste Comentario Ángulo de la lı́nea Line Angle 75◦ FCT Distance ON Protección de distancia Line Length 125 km Largo de la lı́nea RE/RL(Z1) 0,62 Razón de resistencias para Zona 1 XE/XL(Z1) 0,55 Razón de reactancias para Zona 1 Minimum Iph> 1A 90 % de la mı́nima Icc 3I0 > Threshold 1A 90 % de la mı́nima Icc a tierra 3U0 > Threshold ∞ Desactivada Distance Angle 75◦ Ángulo para ajuste cuadrilateral R load (Φ-E) 40 Ω Carga para ajuste cuadrilateral ◦ ϕ load 41 Ángulo de carga máximo Op. Mode Z1 Reverse Faltas hacia atrás 85 % R(Z1) Φ-Φ 2,5 Ω Resistencia Zona 1 X(Z1) 18,4 Ω Reactancia Zona 1 RE(Z1) Φ-E 16 Ω Resistencia Zona 1 (earth fault) T1-1phase 0,00 s Zona 1 instantánea T1-multi-phase 0,00 s Zona 1 instantánea Op. Mode Z1B Reverse Faltas hacia atrás 120 % R(Z1B) Φ-Φ 0,6 Ω Resistencia Zona 1B X(Z1B) 26 Ω Reactancia Zona 1B RE(Z12) Φ-E 6,4 Ω Resistencia Zona 1B (earth fault) T1B-1phase 0,00 s Zona 1B instantánea T1B-multi-phase 0,00 s Zona 1B instantánea Página 8 de 31 4.3 RELÉ 13 4 Dirección 2601 2610 2611 2612 2613 Parámetro Operating Mode Iph>> TIph >> 3I0>> T3I0>> Dirección 2002 2006 Parámetro P/S Op. Mode PowerSwing Trip Dirección 3401 3402 3403 3404 3420 3422 3435 3456 3460 3461 3462 3464 3470 3471 Parámetro AUTO RECLOSE CB? 1.TRIP T-RECLAIM T-BLCK MC AR WITH DIFF AR w/ DIST. ADT 1p allowed 1.AR Tdead1Trip 1.AR SynRequest 2.AR START 2.AR T-ACTION 2.AR Tdead 1Flt 2.AR: CB? CLOSE 2.AR SynRequest Dirección 2101 2102 2103A 2107A 2108 2109A 2110A 2112A 2113 Dirección 2901 2910 2911A 2912A Parámetro FCT Telep. Dis. Type of Line Send Prolong. Delay for alarm Release Delay TrBlk Wait Time TrBlk BlockTime DIS TRANSBLK EF Mem.rec.sig. Parámetro MEASURE. SUPERV FUSE FAIL MON. FFM U>(min) FFM I< (max) MEMORIA DE CÁLCULO Sobrecorriente Ajuste Comentario Only Emer. prot Modo de operación 1,22 A Sobrecorriente de fase 0,001 s Retardo s/c de fase 1.1 A Sobrecorriente de tierra 0,001 s Retardo s/c de tierra Oscilación de Potencia Ajuste Comentario All Zones Blocked Modo de operación de Osc. Pot. YES Disparo de Osc. Pot. Recierre Ajuste Comentario ON Recierre automático YES Confirm. dispon. disyunt. 3,00 s Tiempo después de un cierre exitoso 1,00 s Bloqueo recierre luego de cierre manual YES Recierre automático para prot. dif. YES Recierre automático para prot. dist. YES Disparo unipolar disponible 1,00 s Tiempo muerto disparo unipolar YES Activación de verificación de sincronismo YES Activación de segundo ciclo de recierre YES Tiempo tiempo de acción 0.15 s Tiempo muerto 2 disparo unipolar YES Confirm. dispon. disyunt. YES Activación de verificación de sincronismo Teleprotección Ajuste Comentario ON Teleprotección para protección de distancia Two Terminals Tipo de Linea 0,05 s Tiempo de prolongación de la señal enviada 10 s Tiempo de retardo para enviar alarma 0s Retardo de lanzamiento ∞ Tiempo de espera previo a bloqueo por transitorio 0,05 s Tiempo de bloqueo por transitorio NO Bloqueo por previa detección de falla a tierra YES Memorizar señal recibida Falla Fusible Ajuste ON ON 26 V 0,65 A Página 9 de 31 Comentario Supervisión de medición Monitor de Falla Fusible Mı́nimo voltaje de umbral Máxima corriente de umbral 4.4 4.4. RELÉ 14 4 MEMORIA DE CÁLCULO RELÉ 14 Dirección 110 112 115 116 120 121 133 134 Dirección 1210 Dirección 1105 1501 1113 1116 1117 1502 1503 1504 1511 1541 1542 1601 1602 1603 1604 1605 1606 1651 1652 1653 1654 1655 1656 Funciones Información Ajuste Comentario Trip Mode 1-/3pole Tipo de disparo DIFF.PROTECTION Enabled Protección diferencial Phase Distance Quadrilateral Protección de distancia (fases) Earth Distance Quadrilateral Protección de distancia (tierra) Power Swing Enabled Oscilación de potencia Teleprot. Dist. POTT Teleprotección de distancia Auto Reclose 2 AR-cycles Recierre AR control mode Trip w/ Tact. Modo de control de recierre Protección diferencial Parámetro Ajuste Comentario I-DIFF > 0,1 A Corriente diferencial Protección de distancia Parámetro Ajuste Comentario Ángulo de la lı́nea Line Angle 75◦ FCT Distance ON Protección de distancia Line Length 65 km Largo de la lı́nea RE/RL(Z1) 0,62 Razón de resistencias para Zona 1 XE/XL(Z1) 0,55 Razón de reactancias para Zona 1 Minimum Iph> 1,2 A 90 % de la mı́nima Icc 3I0 > Threshold 1,2 A 90 % de la mı́nima Icc a tierra 3U0 > Threshold ∞ Desactivada Distance Angle 75◦ Ángulo para ajuste cuadrilateral R load (Φ-E) 40 Ω Carga para ajuste cuadrilateral ◦ ϕ load 43 Ángulo de carga máximo Op. Mode Z1 Reverse Faltas hacia atrás 85 % R(Z1) Φ-Φ 2,4 Ω Resistencia Zona 1 X(Z1) 9,6 Ω Reactancia Zona 1 RE(Z1) Φ-E 15 Ω Resistencia Zona 1 (earth fault) T1-1phase 0,00 s Zona 1 instantánea T1-multi-phase 0,00 s Zona 1 instantánea Op. Mode Z1B Reverse Faltas hacia atrás 120 % R(Z1B) Φ-Φ 0,5 Ω Resistencia Zona 1B X(Z1B) 9,6 Ω Reactancia Zona 1B RE(Z12) Φ-E 6Ω Resistencia Zona 1B (earth fault) T1B-1phase 0,00 s Zona 1B instantánea T1B-multi-phase 0,00 s Zona 1B instantánea Página 10 de 31 4.4 RELÉ 14 4 Dirección 2601 2610 2611 2612 2613 Parámetro Operating Mode Iph>> TIph >> 3I0>> T3I0>> Dirección 2002 2006 Parámetro P/S Op. Mode PowerSwing Trip Dirección 3401 3402 3403 3404 3420 3422 3435 3456 3460 Parámetro AUTO RECLOSE CB? 1.TRIP T-RECLAIM T-BLCK MC AR WITH DIFF AR w/ DIST. ADT 1p allowed 1.AR Tdead1Trip 1.AR SynRequest Dirección 2101 2102 2103A 2107A 2108 2109A 2110A 2112A 2113 Dirección 2901 2910 2911A 2912A Parámetro FCT Telep. Dis. Type of Line Send Prolong. Delay for alarm Release Delay TrBlk Wait Time TrBlk BlockTime DIS TRANSBLK EF Mem.rec.sig. Parámetro MEASURE. SUPERV FUSE FAIL MON. FFM U>(min) FFM I< (max) MEMORIA DE CÁLCULO Sobrecorriente Ajuste Comentario Only Emer. prot Modo de operación 1,45 A Sobrecorriente de fase 0,001 s Retardo s/c de fase 1.33 A Sobrecorriente de tierra 0,001 s Retardo s/c de tierra Oscilación de Potencia Ajuste Comentario All Zones Blocked Modo de operación de Osc. Pot. YES Disparo de Osc. Pot. Recierre Ajuste Comentario ON Recierre automático YES Confirm. dispon. disyunt. 3,00 s Tiempo después de un cierre exitoso 1,00 s Bloqueo recierre luego de cierre manual YES Recierre automático para prot. dif. YES Recierre automático para prot. dist. YES Disparo unipolar disponible 1,00 s Tiempo muerto disparo unipolar YES Activación de verificación de sincronismo Teleprotección Ajuste Comentario ON Teleprotección para protección de distancia Two Terminals Tipo de Linea 0,05 s Tiempo de prolongación de la señal enviada 10 s Tiempo de retardo para enviar alarma 0s Retardo de lanzamiento ∞ Tiempo de espera previo a bloqueo por transitorio 0,05 s Tiempo de bloqueo por transitorio NO Bloqueo por previa detección de falla a tierra YES Memorizar señal recibida Falla Fusible Ajuste ON ON 27 V 1A Página 11 de 31 Comentario Supervisión de medición Monitor de Falla Fusible Mı́nimo voltaje de umbral Máxima corriente de umbral 5 5. ANEXO Anexo RELÉ 11 PROTECCIÓN DE DIFERENCIAL .......................................................................................... Para el ajuste de protección diferencial se tiene que calcular la corriente de carga de la linea teniendo en cuenta los efectos capacitivos. Se calcula según la siguiente formula: Ic = 3,63 × UN × fn × CB × s = 15, 6A De donde UN = 150 kV la tensión nominal, fn = 50 Hz es la frecuencia nominal, CB = 8, 81 nF/km la capacidad de la lı́nea por unidad de longitud, y s = 65 km la longitud de la lı́nea. Por recomendación del fabricante, se tomará 2,5 veces dicho valor. Pasándolo a nivel secundario del transformador: I − DIF F >= 15, 6 × 2, 5 × 1 600 ⇒ I − DIF F >= 0,1 A PROTECCIÓN DE DISTANCIA .......................................................................................... MINIMUM Iph> Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito que ocurrirá en el extremo remoto. Para el caso, Icc = 1568 A. Debe pasarse a nivel secundario. 1 ⇒ Iph = 2,4 A 600 .......................................................................................... 3I0> THRESHOLD Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito para faltas a tierra que ocurrirá en el extremo remoto. Para el caso, coincide con la corriente anterior: Iph = 0, 9 × 1568 × 1 ⇒ 3I0 = 2,4 A 600 .......................................................................................... 3U0> THRESHOLD No se ajusta criterio de tensión, por lo tanto: 3U0 = ∞ .......................................................................................... R LOAD (φ - E) La corriente máxima admisible es Imax = 700 A 3I0 = 0, 9 × 1568 × RLprim = √ 0, 9 × 150 kV Umin = √ 3 × Imax 3 × 700 A ⇒ RLprim = 111 Ω El parámetro se ingresa a nivel secundario: RLsec = 600 : 1 × RLprim = 0, 4 × 111 ⇒ RLsec = 44 Ω 150 : 0, 1 Página 12 de 31 5 ANEXO Se le aplica un margen de seguridad del 10 % al valor: φ−E Rload = 0, 9 × RLsec ⇒ φ−E Rload = 40 Ω .......................................................................................... ϕ LOAD (φ - E) Se determina para el mı́nimo cos ϕ. En el caso: cos ϕ = 0, 752 ⇒ ϕ = 41◦ Se aplica un margen de seguridad de 5◦ : ϕload = ϕ + 5◦ ⇒ ϕload = 46◦ .......................................................................................... Iph >> A nivel secundario, la máxima corriente de sobrecarga admisible. Tomando un margen del 20 %: 1 × 700 A ⇒ I >>= 1, 4 A 600 .......................................................................................... LINE ANGLE Se determina considerando la resistencia y reactancia de la lı́nea. I >>= 1, 2 × XL2 0, 4139 = ⇒ ϕ = 75◦ RL2 0, 1075 .......................................................................................... DISTANCE ANGLE Se ajusta con el mismo ángulo de la lı́nea: ϕd = 75◦ .......................................................................................... RESISTANCE RATIO tan ϕ = 1 0, 3492 RE 1 R0 E = −1 = −1 ⇒ R RL = 0, 62 RL 3 R1 3 0, 1215 .......................................................................................... REACTANCE RATIO 1 1, 1564 XE 1 X0 E = −1 = −1 ⇒ X XL = 0, 55 XL 3 X1 3 0, 4358 .......................................................................................... R(Z1) (φ - φ) Vamos a hacer dos supuestos: 1. La resistencia que toma el rol protagónico es la resistancia de arco. arc 2. La resistencia de arco puede, en primer instancia, determinarse como: Rarc = 2500×l donde Iarc Iarc es la mı́nima falta en el extremo remoto y larc es la longitud de arco, asumida como 2 m con un margn de seguridad del 50 %. Página 13 de 31 5 Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 1808 ANEXO ⇒ Rarc = 4, 2 Ω Luego, para la zona 1, aplicando un margen de seguridad del 20 % y sabiendo que solo la mitad de resistencia de arco se presenta : R1prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 4, 2 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R1prim = 2, 5 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1prim = 0, 4 × 2, 5 Ω ⇒ R1sec = 1 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z1) La reactancia de la zona 1 se ajusta al 85 % de la lı́nea: R1sec = X1prim = L2 × x1 × 0, 85 = 65 km × 0, 4358 × 0, 85 ⇒ X1prim = 24 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X1prim = 0, 4 × 24 Ω ⇒ X1sec = 9, 6 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z1) (φ - E) Vamos a hacer los siguientes supuestos: X1sec = 1. Se desprecia la impedancia de lı́nea. 2. I2 I1 = 3 donde I2 es la máxima corriente de falta en el extremo remoto, e I1 es la mı́nima corriente de falta en el extremo local. 3. RT F = 3 Ω donde RT F es la resistencia efectiva de la base de la torre. Tomando un margen de seguridad del 20 % R1E = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R RL ! = 1, 2 × 4, 2 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R1E = 21 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1E = 0, 4 × 21 Ω ⇒ R1E sec = 8, 5 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... R(Z2) (φ - φ) Se ajusta a un porcentaje de la lı́nea dado por la siguiente ecuación: R1E sec = %2 = 100 % × 0, 8 × (L3 + 0, 85 × L2 ) 0, 8 × (65 + 0, 85 × 125) = 100 % × L3 65 Página 14 de 31 ⇒ %2 = 210 % 5 Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 850 ANEXO ⇒ Rarc = 8, 8 Ω R2prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 8, 8 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R2prim = 5, 3 Ω 600 : 1 × R2prim = 0, 4 × 3, 7 Ω ⇒ R2sec = 2, 1 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z2) R2sec = X2prim = L2 × x1 × 1, 15 = 65 km × 0, 4358 × 2, 10 ⇒ X2prim = 60 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X2prim = 0, 4 × 60 Ω ⇒ X2sec = 24 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z2) (φ - E) X2sec = R2E = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R RL ! = 1, 2 × 8, 8 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R2E = 35 Ω A nivel secundario: R2E sec = 600 : 1 × R2E = 0, 4 × 27 Ω ⇒ 150 : 0, 1 R2E sec = 14 Ω TELEPROTECCIÓN .......................................................................................... SIR Quitando la lı́nea L3 de servicio y simulando en el PSSE un cortocircuito en la barra Atenea, la impedancia de secuencia positiva del sistema visto desde la barra resulta de: 0,018394 + j0,065308(pu). La impedancia de secuencia positiva de la lı́nea es: 0,0351 + j0,125898(pu). Por lo tanto la SIR resulta: SIR = Zsource 0,06785 = = 0, 52 Zline 0,130699 Se cumple que 0, 5 < SIR < 4, por lo que la lı́nea es considerada una lı́nea media. Aplica entonces un sistema de teleprotección con sobrealcance permisivo mediante fibra óptica. Teniendo en cuenta el tiempo de latencia de este medio de comunicación, es posible mantener el tiempo de prolongación de la señal enviada por el relé (parámetro SendP rolong.) en su valor por defecto (50ms). Los parámetros Delayf orAlarm y ReleaseDelay son útiles para otros tipos de esquema de teleprotección, por lo que desestimamos sus valores y los mantenemos por defecto. Página 15 de 31 5 ANEXO Como no existen lı́neas en paralelo, no es necesario sistema de bloqueo por transitorios, por lo que el parámetro T rBlkW aitT ime será seteado en ∞, y el T rBlkBlockT ime es indiferente. El parámetro DIST RAN SBLKEF será seteado en N O, ya que la protección de distancia no comparte el canal de comunicación con la protección de falla a tierra. Por último, el parámetro M em.rec.sig., que indica si el relé memorizará la señal recibida, será configurado en Y ES. FALLA FUSIBLE .......................................................................................... La mı́nima tensión de umbral es configurada de manera que el sistema de protección no se active cuando lo que exista sea una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa los voltajes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la mı́nima tensión de umbral se configura por debajo del mı́nimo entre estos dos voltajes ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, el menor voltaje es el de la secuencia negativa, cuyo valor es 0, 3334(pu), por lo que F F M U > (min) = 33V . Por otro lado, la máxima corriente de umbral es configurada por debajo de la corriente de falla más pequeña ante una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa las corrientes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la máxima corriente de umbral se configura por debajo de la mı́nima corriente entre estas dos ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, la menor corriente es la de secuencia cero, cuyo valor es 0,5707(pu), por lo que F F M I > (max) = 0,56A. Página 16 de 31 5 ANEXO RELÉ 12 PROTECCIÓN DE DIFERENCIAL .......................................................................................... Para el ajuste de protección diferencial se tiene que calcular la corriente de carga de la linea teniendo en cuenta los efectos capacitivos. Se calcula según la siguiente formula: Ic = 3,63 × UN × fn × CB × s = 30A De donde UN = 150 kV la tensión nominal, fn = 50 Hz es la frecuencia nominal, CB = 8, 81 nF/km la capacidad de la lı́nea por unidad de longitud, y s = 125 km la longitud de la lı́nea. Por recomendación del fabricante, se tomará 2,5 veces dicho valor. Pasándolo a nivel secundario del transformador: I − DIF F >= 30 × 2, 5 × 1 600 ⇒ I − DIF F >= 0,125 A PROTECCIÓN DE DISTANCIA .......................................................................................... MINIMUM Iph> Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito que ocurrirá en el extremo remoto. Para el caso, Icc = 1045 A. Debe pasarse a nivel secundario. 1 ⇒ Iph = 1,6 A 600 .......................................................................................... 3I0> THRESHOLD Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito para faltas a tierra que ocurrirá en el extremo remoto. Para el caso, coincide con la corriente anterior: Iph = 0, 9 × 1045 × 1 ⇒ 3I0 = 1,6 A 600 .......................................................................................... 3U0> THRESHOLD No se ajusta criterio de tensión, por lo tanto: 3U0 = ∞ .......................................................................................... R LOAD (φ - E) La corriente máxima admisible es Imax = 700 A 3I0 = 0, 9 × 1045 × RLprim = √ 0, 9 × 150 kV Umin = √ 3 × Imax 3 × 700 A ⇒ RLprim = 111 Ω El parámetro se ingresa a nivel secundario: RLsec = 600 : 1 × RLprim = 0, 4 × 111 ⇒ RLsec = 44 Ω 150 : 0, 1 Se le aplica un margen de seguridad del 10 % al valor: Página 17 de 31 5 φ−E = 0, 9 × RLsec Rload ⇒ ANEXO φ−E = 40 Ω Rload .......................................................................................... ϕ LOAD (φ - E) Se determina para el mı́nimo cos ϕ. En el caso: cos ϕ = 0, 886 ⇒ ϕ = 28◦ Se aplica un margen de seguridad de 5◦ : ϕload = ϕ + 5◦ ⇒ ϕload = 33◦ .......................................................................................... Iph >> A nivel secundario, la máxima corriente de sobrecarga admisible. Tomando un margen del 20 %: 1 × 700 A ⇒ I >>= 1, 4 A 600 .......................................................................................... LINE ANGLE Se determina considerando la resistencia y reactancia de la lı́nea. I >>= 1, 2 × XL2 0, 4139 ⇒ ϕ = 75◦ = RL2 0, 1075 .......................................................................................... DISTANCE ANGLE Se ajusta con el mismo ángulo de la lı́nea: ϕd = 75◦ .......................................................................................... RESISTANCE RATIO tan ϕ = 1 0, 3492 RE 1 R0 E = −1 = −1 ⇒ R RL = 0, 62 RL 3 R1 3 0, 1215 .......................................................................................... REACTANCE RATIO 1 1, 1564 XE 1 X0 E = −1 = −1 ⇒ X XL = 0, 55 XL 3 X1 3 0, 4358 .......................................................................................... R(Z1) (φ - φ) Vamos a hacer dos supuestos: 1. La resistencia que toma el rol protagónico es la resistancia de arco. arc 2. La resistencia de arco puede, en primer instancia, determinarse como: Rarc = 2500×l donde Iarc Iarc es la mı́nima falta en el extremo remoto y larc es la longitud de arco, asumida como 2 m con un margn de seguridad del 50 %. Página 18 de 31 5 Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 1228 ANEXO ⇒ Rarc = 6, 1 Ω Luego, para la zona 1, aplicando un margen de seguridad del 20 % y sabiendo que solo la mitad de resistencia de arco se presenta : R1prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 6, 1 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R1prim = 3, 7 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1prim = 0, 4 × 3, 7 Ω ⇒ R1sec = 1, 5 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z1) La reactancia de la zona 1 se ajusta al 85 % de la lı́nea: R1sec = X1prim = L2 × x1 × 0, 85 = 125 km × 0, 4358 × 0, 85 ⇒ X1prim = 46 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X1prim = 0, 4 × 46 Ω ⇒ X1sec = 18, 4 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z1) (φ - E) Vamos a hacer los siguientes supuestos: X1sec = 1. Se desprecia la impedancia de lı́nea. 2. I2 I1 = 3 donde I2 es la máxima corriente de falta en el extremo remoto, e I1 es la mı́nima corriente de falta en el extremo local. 3. RT F = 3 Ω donde RT F es la resistencia efectiva de la base de la torre. Tomando un margen de seguridad del 20 % R1E = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R RL ! = 1, 2 × 6, 1 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R1E = 27 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1E = 0, 4 × 27 Ω ⇒ R1E sec = 10, 8 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... R(Z2) (φ - φ) Se ajusta a un porcentaje de la lı́nea dado por la siguiente ecuación: R1E sec = %2 = 100 % × 0, 8 × (L2 + 0, 85 × L3 ) 0, 8 × (125 + 0, 85 × 65) = 100 % × L2 125 Página 19 de 31 ⇒ %2 = 115 % 5 Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 1209 ANEXO ⇒ Rarc = 6, 2 Ω R2prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 6, 2 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R2prim = 3, 7 Ω 600 : 1 × R2prim = 0, 4 × 3, 7 Ω ⇒ R2sec = 1, 5 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z2) R2sec = X2prim = L2 × x1 × 1, 15 = 125 km × 0, 4358 × 1, 15 ⇒ X2prim = 63 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X2prim = 0, 4 × 63 Ω ⇒ X2sec = 25 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z2) (φ - E) X2sec = R2E = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R RL ! = 1, 2 × 6, 2 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R2E = 27 Ω A nivel secundario: R2E sec = 600 : 1 × R2E = 0, 4 × 27 Ω ⇒ 150 : 0, 1 R2E sec = 10, 8 Ω TELEPROTECCIÓN .......................................................................................... SIR Quitando la lı́nea L2 de servicio y simulando en el PSSE un cortocircuito en la barra Zeus, la impedancia de secuencia positiva del sistema visto desde la barra resulta de: 0,012970 + j0,026439(pu). La impedancia de secuencia positiva de la lı́nea es: 0,0675 + j0,242111(pu). Por lo tanto la SIR resulta: SIR = Zsource 0,029449 = = 0, 117 Zline 0,251344 Se cumple que SIR < 0, 5, por lo que la lı́nea es considerada una lı́nea larga. Aplica entonces un sistema de teleprotección con sobrealcance permisivo mediante hilo piloto. Teniendo en cuenta el tiempo de latencia de este medio de comunicación, es posible mantener el tiempo de prolongación de la señal enviada por el relé (parámetro SendP rolong.) en su valor por defecto (50ms). Los parámetros Delayf orAlarm y ReleaseDelay son útiles para otros tipos de esquema de teleprotección, por lo que desestimamos sus valores y los mantenemos por defecto. Página 20 de 31 5 ANEXO Como no existen lı́neas en paralelo, no es necesario sistema de bloqueo por transitorios, por lo que el parámetro T rBlkW aitT ime será seteado en ∞, y el T rBlkBlockT ime es indiferente. El parámetro DIST RAN SBLKEF será seteado en N O, ya que la protección de distancia no comparte el canal de comunicación con la protección de falla a tierra. Por último, el parámetro M em.rec.sig., que indica si el relé memorizará la señal recibida, será configurado en Y ES. FALLA FUSIBLE .......................................................................................... La mı́nima tensión de umbral es configurada de manera que el sistema de protección no se active cuando lo que exista sea una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa los voltajes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la mı́nima tensión de umbral se configura por debajo del mı́nimo entre estos dos voltajes ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, el menor voltaje es el de la secuencia negativa, cuyo valor es 0, 3110(pu), por lo que F F M U > (min) = 31V . Por otro lado, la máxima corriente de umbral es configurada por debajo de la corriente de falla más pequeña ante una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa las corrientes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la máxima corriente de umbral se configura por debajo de la mı́nima corriente entre estas dos ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, la menor corriente es la de secuencia cero, cuyo valor es 0,4213, por lo que F F M I > (max) = 0,41A. Página 21 de 31 5 ANEXO RELÉ 13 PROTECCIÓN DE DIFERENCIAL .......................................................................................... Para el ajuste de protección diferencial se tiene que calcular la corriente de carga de la linea teniendo en cuenta los efectos capacitivos. Se calcula según la siguiente formula: Ic = 3,63 × UN × fn × CB × s = 30A De donde UN = 150 kV la tensión nominal, fn = 50 Hz es la frecuencia nominal, CB = 8, 81 nF/km la capacidad de la lı́nea por unidad de longitud, y s = 125 km la longitud de la lı́nea. Por recomendación del fabricante, se tomará 2,5 veces dicho valor. Pasándolo a nivel secundario del transformador: I − DIF F >= 30 × 2, 5 × 1 600 ⇒ I − DIF F >= 0,125 A PROTECCIÓN DE DISTANCIA .......................................................................................... MINIMUM Iph> Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito que ocurrirá para faltas a tierra en el extremo remoto. Para el caso, Icc = 681 A. Debe pasarse a nivel secundario. 1 ⇒ Iph = 1 A 600 .......................................................................................... 3I0> THRESHOLD Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito que ocurrirá en el extremo remoto. Para el caso, coincide con la corriente anterior: Iph = 0, 9 × 681 × 1 ⇒ 3I0 = 1 A 600 .......................................................................................... 3U0> THRESHOLD No se ajusta criterio de tensión, por lo tanto: 3U0 = ∞ .......................................................................................... R LOAD (φ - E) La corriente máxima admisible es Imax = 700 A 3I0 = 0, 9 × 681 × RLprim = √ 0, 9 × 150 kV Umin = √ 3 × Imax 3 × 700 A ⇒ RLprim = 111 Ω El parámetro se ingresa a nivel secundario: RLsec = 600 : 1 × RLprim = 0, 4 × 111 ⇒ RLsec = 44 Ω 150 : 0, 1 Se le aplica un margen de seguridad del 10 % al valor: Página 22 de 31 5 φ−E = 0, 9 × RLsec Rload ⇒ ANEXO φ−E = 40 Ω Rload .......................................................................................... ϕ LOAD (φ - E) Se determina para el mı́nimo cos ϕ. En el caso: cos ϕ = 0, 811 ⇒ ϕ = 36◦ Se aplica un margen de seguridad de 5◦ : ϕload = ϕ + 5◦ ⇒ ϕload = 41◦ .............................................................................................. Iph >> A nivel secundario, la máxima corriente de sobrecarga admisible. Tomando un margen del 20 %: 1 × 700 A ⇒ I >>= 1, 4 A 600 .......................................................................................... LINE ANGLE Se determina considerando la resistencia y reactancia de la lı́nea. I >>= 1, 2 × XL2 0, 4139 ⇒ ϕ = 75◦ = RL2 0, 1075 .......................................................................................... DISTANCE ANGLE Se ajusta con el mismo ángulo de la lı́nea: ϕd = 75◦ .......................................................................................... RESISTANCE RATIO tan ϕ = 1 0, 3492 RE 1 R0 E = −1 = −1 ⇒ R RL = 0, 62 RL 3 R1 3 0, 1215 .......................................................................................... REACTANCE RATIO 1 1, 1564 XE 1 X0 E = −1 = −1 ⇒ X XL = 0, 55 XL 3 X1 3 0, 4358 .......................................................................................... R(Z1) (φ - φ) Vamos a hacer dos supuestos: 1. La resistencia que toma el rol protagónico es la resistancia de arco. arc 2. La resistencia de arco puede, en primer instancia, determinarse como: Rarc = 2500×l donde Iarc Iarc es la mı́nima falta en el extremo remoto y larc es la longitud de arco, asumida como 2 m con un margen de seguridad del 50 %. Página 23 de 31 5 Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 710 ANEXO ⇒ Rarc = 10, 6 Ω Luego, para la zona 1, aplicando un margen de seguridad del 20 % y sabiendo que solo la mitad de resistencia de arco se presenta : R1prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 10, 6 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R1prim = 6, 3 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1prim = 0, 4 × 6, 3 Ω ⇒ R1sec = 2, 5 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z1) La reactancia de la zona 1 se ajusta al 85 % de la lı́nea: R1sec = X1prim = L2 × x1 × 0, 85 = 125 km × 0, 4358 × 0, 85 ⇒ X1prim = 46 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X1prim = 0, 4 × 46 Ω ⇒ X1sec = 18, 4 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z1) (φ - E) Vamos a hacer los siguientes supuestos: X1sec = 1. Se desprecia la impedancia de lı́nea. 2. I2 I1 = 3 donde I2 es la máxima corriente de falta en el extremo remoto, e I1 es la mı́nima corriente de falta en el extremo local. 3. RT F = 3 Ω donde RT F es la resistencia efectiva de la base de la torre. Tomando un margen de seguridad del 20 % R1E = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R R ! = 1, 2 × 10, 6 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R1E = 40 Ω L A nivel secundario: 600 : 1 × R1E = 0, 4 × 40 Ω ⇒ R1E sec = 16 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... R(1B) (φ - φ) Se ajusta al 120 % de la longitud de la lı́nea R1E sec = Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 2947 Página 24 de 31 ⇒ Rarc = 2, 5 Ω 5 ANEXO R1B prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 2, 5 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R1B prim = 1, 5 Ω 600 : 1 × R1B prim = 0, 4 × 1, 5 Ω ⇒ R1B sec = 0, 6 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z1B) R1B sec = X1B prim = L2 × x1 × 1, 15 = 125 km × 0, 4358 × 1, 20 ⇒ X1B prim = 65 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X1B prim = 0, 4 × 65 Ω ⇒ X1B sec = 26 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z1B) (φ - E) X1B sec = R1BE = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R R ! = 1, 2 × 2, 5 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R1BE = 16 Ω L A nivel secundario: R1BE sec = 600 : 1 × R1BE = 0, 4 × 27 Ω ⇒ 150 : 0, 1 R1BE sec = 6, 4 Ω TELEPROTECCIÓN .......................................................................................... SIR Quitando la lı́nea L2 de servicio y simulando en el PSSE un cortocircuito en la barra Zeus, la impedancia de secuencia positiva del sistema visto desde la barra resulta de: 0,012970 + j0,026439(pu). La impedancia de secuencia positiva de la lı́nea es: 0,0675 + j0,242111(pu). Por lo tanto la SIR resulta: SIR = Zsource 0,029449 = = 0, 117 Zline 0,251344 Se cumple que SIR < 0, 5, por lo que la lı́nea es considerada una lı́nea larga. Aplica entonces un sistema de teleprotección con sobrealcance permisivo mediante hilo piloto. Teniendo en cuenta el tiempo de latencia de este medio de comunicación, es posible mantener el tiempo de prolongación de la señal enviada por el relé (parámetro SendP rolong.) en su valor por defecto (50ms). Los parámetros Delayf orAlarm y ReleaseDelay son útiles para otros tipos de esquema de teleprotección, por lo que desestimamos sus valores y los mantenemos por defecto. Como no existen lı́neas en paralelo, no es necesario sistema de bloqueo por transitorios, por lo que el parámetro T rBlkW aitT ime será seteado en ∞, y el T rBlkBlockT ime es indiferente. Página 25 de 31 5 ANEXO El parámetro DIST RAN SBLKEF será seteado en N O, ya que la protección de distancia no comparte el canal de comunicación con la protección de falla a tierra. Por último, el parámetro M em.rec.sig., que indica si el relé memorizará la señal recibida, será configurado en Y ES. FALLA FUSIBLE .......................................................................................... La mı́nima tensión de umbral es configurada de manera que el sistema de protección no se active cuando lo que exista sea una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa los voltajes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la mı́nima tensión de umbral se configura por debajo del mı́nimo entre estos dos voltajes ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, el menor voltaje es el de la secuencia negativa, cuyo valor es 0, 2790(pu), por lo que F F M U > (min) = 26V . Por otro lado, la máxima corriente de umbral es configurada por debajo de la corriente de falla más pequeña ante una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa las corrientes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la máxima corriente de umbral se configura por debajo de la mı́nima corriente entre estas dos ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, la menor corriente es la de secuencia cero, cuyo valor es 0,6601, por lo que F F M I > (max) = 0,65A. Página 26 de 31 5 ANEXO RELÉ 14 PROTECCIÓN DE DIFERENCIAL .......................................................................................... Para el ajuste de protección diferencial se tiene que calcular la corriente de carga de la linea teniendo en cuenta los efectos capacitivos. Se calcula según la siguiente formula: Ic = 3,63 × UN × fn × CB × s = 15, 6A De donde UN = 150 kV la tensión nominal, fn = 50 Hz es la frecuencia nominal, CB = 8, 81 nF/km la capacidad de la lı́nea por unidad de longitud, y s = 65 km la longitud de la lı́nea. Por recomendación del fabricante, se tomará 2,5 veces dicho valor. Pasándolo a nivel secundario del transformador: I − DIF F >= 30 × 2, 5 × 1 600 ⇒ I − DIF F >= 0,1 A PROTECCIÓN DE DISTANCIA .......................................................................................... MINIMUM Iph> Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito que ocurrirá en el extremo remoto. Para el caso, Icc = 788 A. Debe pasarse a nivel secundario. 1 ⇒ Iph = 1,2 A 600 .......................................................................................... 3I0> THRESHOLD Se ajusta al 90 % de la mı́nima corriente de cortocicuito que ocurrirá para faltas a tierra en el extremo remoto. Para el caso, coincide con la corriente anterior: Iph = 0, 9 × 788 × 1 ⇒ 3I0 = 1,2 A 600 .......................................................................................... 3U0> THRESHOLD No se ajusta criterio de tensión, por lo tanto: 3U0 = ∞ .......................................................................................... R LOAD (φ - E) La corriente máxima admisible es Imax = 700 A 3I0 = 0, 9 × 788 × RLprim = √ 0, 9 × 150 kV Umin = √ 3 × Imax 3 × 700 A ⇒ RLprim = 111 Ω El parámetro se ingresa a nivel secundario: RLsec = 600 : 1 × RLprim = 0, 4 × 111 ⇒ RLsec = 44 Ω 150 : 0, 1 Se le aplica un margen de seguridad del 10 % al valor: Página 27 de 31 5 φ−E = 0, 9 × RLsec Rload ⇒ ANEXO φ−E = 40 Ω Rload .......................................................................................... ϕ LOAD (φ - E) Se determina para el mı́nimo cos ϕ. En el caso: cos ϕ = 0, 783 ⇒ ϕ = 38◦ Se aplica un margen de seguridad de 5◦ : ϕload = ϕ + 5◦ ⇒ ϕload = 43◦ .......................................................................................... Iph >> A nivel secundario, la máxima corriente de sobrecarga admisible. Tomando un margen del 20 %: 1 × 700 A ⇒ I >>= 1, 4 A 600 .......................................................................................... LINE ANGLE Se determina considerando la resistencia y reactancia de la lı́nea. I >>= 1, 2 × XL2 0, 4139 ⇒ ϕ = 75◦ = RL2 0, 1075 .......................................................................................... DISTANCE ANGLE Se ajusta con el mismo ángulo de la lı́nea: ϕd = 75◦ .......................................................................................... RESISTANCE RATIO tan ϕ = 1 0, 3492 RE 1 R0 E = −1 = −1 ⇒ R RL = 0, 62 RL 3 R1 3 0, 1215 .......................................................................................... REACTANCE RATIO 1 1, 1564 XE 1 X0 E = −1 = −1 ⇒ X XL = 0, 55 XL 3 X1 3 0, 4358 .......................................................................................... R(Z1) (φ - φ) Vamos a hacer dos supuestos: 1. La resistencia que toma el rol protagónico es la resistancia de arco. arc 2. La resistencia de arco puede, en primer instancia, determinarse como: Rarc = 2500×l donde Iarc Iarc es la mı́nima falta en el extremo remoto y larc es la longitud de arco, asumida como 2 m con un margen de seguridad del 50 %. Página 28 de 31 5 Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 835 ANEXO ⇒ Rarc = 10 Ω Luego, para la zona 1, aplicando un margen de seguridad del 20 % y sabiendo que solo la mitad de resistencia de arco se presenta : R1prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 10 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R1prim = 6 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1prim = 0, 4 × 6 Ω ⇒ R1sec = 2, 4 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z1) La reactancia de la zona 1 se ajusta al 85 % de la lı́nea: R1sec = X1prim = L3 × x1 × 0, 85 = 65 km × 0, 4358 × 0, 85 ⇒ X1prim = 24 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X1prim = 0, 4 × 24 Ω ⇒ X1sec = 9, 6 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z1) (φ - E) Vamos a hacer los siguientes supuestos: X1sec = 1. Se desprecia la impedancia de lı́nea. 2. I2 I1 = 3 donde I2 es la máxima corriente de falta en el extremo remoto, e I1 es la mı́nima corriente de falta en el extremo local. 3. RT F = 3 Ω donde RT F es la resistencia efectiva de la base de la torre. Tomando un margen de seguridad del 20 % R1E = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R RL ! = 1, 2 × 10 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R1E = 38 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × R1E = 0, 4 × 38 Ω ⇒ R1E sec = 15 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... R(1B) (φ - φ) Se ajusta al 120 % de la longitud de la lı́nea R1E sec = Rarc = 2500 × 2 × 1, 5 2500 × larc = Iarc 3353 Página 29 de 31 ⇒ Rarc = 2, 2 Ω 5 ANEXO R1B prim = Rarc × 0, 5 × 1, 2 = 2, 2 Ω × 0, 5 × 1, 2 ⇒ R1B prim = 1, 3 Ω 600 : 1 × R1B prim = 0, 4 × 1, 5 Ω ⇒ R1B sec = 0, 5 Ω 150 : 0, 1 .......................................................................................... X(Z1B) R1B sec = X1B prim = L3 × x1 × 1, 15 = 65 km × 0, 4358 × 1, 20 ⇒ X1B prim = 24 Ω A nivel secundario: 600 : 1 × X1B prim = 0, 4 × 24 Ω ⇒ X1B sec = 9, 6 Ω 150 : 0,1 .......................................................................................... RE(Z1B) (φ - E) X1B sec = R1BE = 1, 2 × I2 Rarc + RT F 1+ × E I1 1+ R R ! = 1, 2 × 2, 2 Ω + 3 Ω 1+3 × 1 + 0, 62 ! ⇒ R1BE = 15 Ω L A nivel secundario: R1BE sec = 600 : 1 × R1BE = 0, 4 × 15 Ω ⇒ 150 : 0, 1 R1BE sec = 6 Ω TELEPROTECCIÓN .......................................................................................... SIR Quitando la lı́nea L3 de servicio y simulando en el PSSE un cortocircuito en la barra Zeus, la impedancia de secuencia positiva del sistema visto desde la barra resulta de: 0,018394 + j0,065308(pu). La impedancia de secuencia positiva de la lı́nea es: 0,0351 + j0,125898(pu). Por lo tanto la SIR resulta: SIR = Zsource 0,06785 = = 0, 52 Zline 0,130699 Se cumple que 0, 5 < SIR < 4, por lo que la lı́nea es considerada una lı́nea media. Aplica entonces un sistema de teleprotección con sobrealcance permisivo mediante fibra óptica. Teniendo en cuenta el tiempo de latencia de este medio de comunicación, es posible mantener el tiempo de prolongación de la señal enviada por el relé (parámetro SendP rolong.) en su valor por defecto (50ms). Los parámetros Delayf orAlarm y ReleaseDelay son útiles para otros tipos de esquema de teleprotección, por lo que desestimamos sus valores y los mantenemos por defecto. Como no existen lı́neas en paralelo, no es necesario sistema de bloqueo por transitorios, por lo que el parámetro T rBlkW aitT ime será seteado en ∞, y el T rBlkBlockT ime es indiferente. Página 30 de 31 5 ANEXO El parámetro DIST RAN SBLKEF será seteado en N O, ya que la protección de distancia no comparte el canal de comunicación con la protección de falla a tierra. Por último, el parámetro M em.rec.sig., que indica si el relé memorizará la señal recibida, será configurado en Y ES. FALLA FUSIBLE .......................................................................................... La mı́nima tensión de umbral es configurada de manera que el sistema de protección no se active cuando lo que exista sea una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa los voltajes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la mı́nima tensión de umbral se configura por debajo del mı́nimo entre estos dos voltajes ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, el menor voltaje es el de la secuencia negativa, cuyo valor es 0, 2855(pu), por lo que F F M U > (min) = 27V . Por otro lado, la máxima corriente de umbral es configurada por debajo de la corriente de falla más pequeña ante una falla a tierra. El sistema de protección de falla fusible observa las corrientes de la secuencia cero y secuencia negativa, por lo que la máxima corriente de umbral se configura por debajo de la mı́nima corriente entre estas dos ante una falla a tierra. En la situación indicada anteriormente, la menor corriente es la de secuencia negativa, cuyo valor es 1,0488, por lo que F F M I > (max) = 1A. Página 31 de 31
