Departamento de: Ing. Eléctrica Materia: Instalaciones Instalaciones eléctricas industriales Unidad: #5 Alumno: Colli Cab Gabriel Ivan Grupo: 6° A Profesor: Alban Avila Chetumal Q. Roo a 22 de Mayo de 2019 Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more 5.1 Criterios generales de selección de protecciones Filosofía de coordinación Aunque los márgenes de coordinación entre dispositivos de protección no son puntos de referencia en la curva tiempo-corriente, sirven de guía para seguir una secuencia que indica cuando seleccionar los ajustes de los dispositivos. La Figura 6 muestra los márgenes de permisividad recomendados a usar en coordinación. Estas curvas han sido incluidas para ilustrar los márgenes de tiempo entre los dispositivos de protección. Por ende, referencias adicionales, tales como corrientes de cortocircuito, taps de relé, etc., han sido omitidas para simplificar la curva tiempo-corriente. Nótese que las características tiempo-corriente de los fusibles y los breakers de baja tensión son representadas por bandas de operación. Estas bandas de operación cuentan cu entan para p ara las tolerancias del fabricante. fabr icante. La característica tiempo t iempo corriente corr iente de un relé está representada por una sola línea curva, y una permisión de tiempo es requerida para coordinación apropiada. Para 2 relés en serie, en conjunto con un breaker de un tiempo de operación de 0.13 segundos (8 ciclos) más un relé de sobredisparo de 0.1 s, más 0.17 s para permitir tolerancias de fábrica (y ( y errores en el ajuste a juste de los relés) crea un margen de coordinación co ordinación de 0.4 s. Para breakers de 5 ciclos el tiempo de apertura es de 0.08 s, creando un margen de coordinación de 0.35 s. Si los relés están calibrados, la tolerancia de fábrica puede reducirse a 0.12, creando márgenes de coordinación más pequeños. Los relés estáticos requieren un margen de coordinación más pequeño debido a la ausencia de sobredisparo En el caso de transformadores conectados de forma wye-delta y deltawye, es necesario dejar un margen de corriente del 16% entre el transformador primario y dispositivos de protección secundarios. Esto cuenta para los dispositivos de protección en lados opuestos del transformador que ven diferentes magnitudes de corrientes de falla para una condición de falla línea-línea y previene la operación de los dispositivos de protección en el lado del transformador donde no esté la falla antes de que opere el dispositivo de protección del lado donde ocurrió la falla. Los fusibles a menudo requieren un margen de coordinación donde estén expuestos a inrush y a través de corrientes de falla transitoria para permitir la damnificación del fusible. Dado que esta característica varía de acuerdo con el diseño del fusible, el fabricante debe ser consultado para elegir el margen apropiado. Estos márgenes de coordinación solo son aplicables para coordinación de dispositivos de protección tipo radial. Está más allá del alcance de este documento para incluir incluir las técnicas de coordinación de múltiples fuentes. CRITERIOS 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 de energía 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. c) Inmunidad a interferencias externas. Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more e) Simplicidad. - Menor equipo de protección y circuitos asociados para lograr los objetivos de protección. f) Economía. - Mayor protección a menor costo total. El término “protección” no implica que el equipo de protección puede prevenir fallas o deficiencia de los equipos. Los relés de protección sólo se ponen en funcionamiento después 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 reparación y problemas afines que pudieran ocurrir. La protección del sistema y de los equipos es muy importante, en vista que una falla en ella puede dejar sin suministro un área entera. Además de poner en riesgo la estabilidad del sistema de potencia. Afortunadamente, los diseñadores de equipos de subestaciones han tomado muy en serio este tipo de fallas, por lo que una falla está considerada estadísticamente como una situación bastante improbable. Esta protección debe tener como característica principal la estabilidad y rapidez por tener las potencias de cortocircuito, la posibilidad de alcanzar valores de decenas de MVA, incluso para fallas monofásicas. En estas condiciones, las posibilidades de actuaciones incorrectas por el fenómeno de saturación de los transformadores de medida aumentan considerablemente, además de añadirse la aparición de componente asimétrica, que puede ser muy importante ya que en estas redes se obtienen cocientes X/R elevados. 5.2 Curvas de tiempo-corriente de relevadores, fusibles y dispositivos de protección de sobrecorriente para alta, media y baja tensión Al terminar el proceso de coordinación, es importante que las curvas características de cada dispositivo por individual sean identificadas, así como también el seguimiento de todo el evento expresado en la gráfica tiempo-corriente. Un cuadro de texto que contenga el título debería utilizarse para identificar la trama o “plot” que sig ue la curva de tiempo corriente, y debería incluir la siguiente información: 1) título, bus o nombre de la subestación, identificación relevante acerca de la corriente de fase o tierra, 2) nombre y ubicación de la localidad (donde sea aplicable), 3) fecha, 4) nombre y ubicación de la persona que dibujó la curva. Para identificar los elementos individuales de la curva tiempocorriente, es recomendado que se dibuje un diagrama unifilar. Cada elemento (proporción del relé y del CT, fusible, etc.) debe ser clasificado en el unifilar de manera que corresponda con su curva respectiva. Una legenda puede entonces ser incluida para identificar los varios elementos. Cada dispositivo de protección enlistado en la legenda debería estar referenciado con datos tales como el fabricante, el modelo/tipo y ajustes especificados. Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more El uso de computadoras digitales en el diseño y estudio de sistemas de potencia las ha convertido en una herramienta invaluable para ingenieros de sistemas de potencia. Recientemente, las computadoras han sido implementadas para desarrollar coordinación de dispositivos de protección de sobrecorriente. Estas rutinas de gráficos de computadora permiten al usuario construir curvas de coordinación tiempo corriente rápida y sistemáticamente. Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. 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We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more ESQUEMAS PARA LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL DE TRANSFORMADORES La protección diferencial de transformadores se basa en la comparación de las corrientes primaria y secundaria disponibles en el secundario de los TC instalados en ambos extremos del transformador principal. En condición normal ambas corrientes son iguales, expresadas en un sistema por unidad, es decir: En el caso de ocurrir un cortocircuito en el transformador, la corriente total del cortocircuito es igual a la suma de ambas corrientes: Estas diferencias en magnitud es la base del funcionamiento de la protección diferencial. No obstante, las corrientes primaria y secundaria no son exactamente iguales, debido a diversas circunstancias, entre las que se pueden mencionar: 1. Hay diferencias de fase entre las corrientes en transformadores con conexión estrella-delta. 2. Tienen distintos niveles de voltaje, lo que implica que los transformadores de corriente pueden ser de distintos tipos, y tener relaciones de transformación y características diferentes. 3. Puede no haber concordancia entre las relaciones de transformación de los transformadores de corriente disponibles y la del transformador protegido. Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more 5. La corriente de magnetización del transformador puede tener un valor transitorio alto en algunos casos, que la protección puede interpretar erróneamente como \ indicativo de una falla interna. 6. Alta corriente de excitación causado por sobreexcitación de transformadores. Los primeros cuatro puntos anteriores se resuelven por conexión de los TC's y la selección de los parámetros de ajuste del relevador, sin embargo las altas corrientes debido al efecto de inrush y la sobreexcitación del transformador se resuelven por diseño del relevador, y no por ajuste. Los relevadores de protección diferencial basan su principio de funcionamiento en la comparación de dos corrientes, una denominada corriente de operación ( ) y la segunda se conoce como corriente de retención ( ). La corriente de operación esta constituida por la suma fasorial de las corrientes del lado primario y secundario del transformador, disponibles en los secundarios de los TC's. En el caso de la corriente de retención, , existen distintas formas para definirla en función del diseño del relevador, siendo la más típica la diferencia fasorial de las corrientes secundarias de los TC's. Ambas corrientes se expresan como: En condiciones ideales, para una falla interna, se tendrá que , lo que asegura la operación del relevador; en cambio para una falla externa, se presenta la condición de , con lo cual se asegura la no operación de la protección. Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more En condiciones reales, las corrientes por secundario de los TC no son iguales, debido principalmente a los errores de transformación de los TC originados por el grado de saturación de los mismos. La técnica más común usada para prevenir falsos disparos de la protección durante la energización o sobreexcitación es el bloqueo o restricción de armónicos en el relevador. Las corrientes de inrush difieren de las corrientes de fallas internas por el alto porcentaje ^de armónicos y el segundo armónico es de mayor magnitud bajo condiciones de energización. Una forma de operar el relevador es que si el contenido del segundo armónico de la corriente diferencial excede un porcentaje predefinido de la fundamental, esta corriente de magnetización es asumida y la protección es bloqueada para evitar una operación incorrecta. No obstante, estos algoritmos presentan problemas para discriminar entre las corr ientes de inrush y de cortocircuito en condiciones de energización y sobreexcitación del transformador en que la corriente de magnetización es altamente simétrica, y en consecuencia presenta un bajo contenido de armónicas. 5.4 Protección de motores de baja y media tensión. Selección de interruptores y fusibles PROTECCIÓN DE MOTORES ELECTRICOS SEGÚN EL C.E.N En el Código Eléctrico Nacional se establecen los requisitos minimos para la protección de motores en baja tension. En todo circuito ramal de motores debe existir al menos: 1.- El Seccionamiento. Lo provee un dispositivo que sea capaz de abrir el circuito con indicación Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more b. Combinando el número de aperturas Es posible coordinar reconectadores en serie, que tengan la misma corriente nominal, siempre que sus secuencias de operación sean diferentes, de tal manera que el reconectador ubicado más cercano a la falla, tenga una operación menos en curva lenta que el reconectador ubicado aguas arriba, de tal manera que se produzca el despeje de la falla selectivamente. Con esto se logra que ambos operen simultáneamente, pero uno de ellos agotará su secuencia de operación antes, cuando aún al otro le quede una operación más. c. Combinando en curvas de operación retardadas En este método las corrientes de operación son idénticas, sólo que además de tener programadas diferentes secuencias de operación, también realizan las aperturas con retardo en curvas diferentes. Criterio de coordinación relevador-fusible La aplicación de este tipo de arreglo se da fundamentalmente entre dispositivos ubicados en diferente localidad, el relevador en una subestación como protección de un circuito de distribución, y el fusible como protección de un ramal sobre la línea de distribución. El criterio establece que debe existir un margen mínimo en tiempo de coordinación de cuando menos 0.3 segundos entre la curva MCT del fusible y la característica del relevador para la máxima corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos En base a las características del sistema de distribución, y tomando como base el arreglo es posible realizar la coordinación de protecciones de diferentes maneras observando las siguientes consideraciones: Si el ramal B-C es muy importante, puede en primera instancia utilizarse un restaurador. Sin embargo, si por diversas razones no se justifica el empleo de tal dispositivo se recomienda aplicar el siguiente criterio. Con la operación selectiva de la unidad instantánea del relevador de sobre-corriente, para cualquier falla en ese ramal, el primer disparo lo efectúa el propio relevador, re-energizando el circuito a través del relevador de re-cierre o de la función de re-cierre. Posteriormente al cerrar el interruptor y mediante un arreglo en el circuito de control del esquema (para relevadores electromecánicos o estáticos) o por programación (para relevadores microprocesados), es inhibida o bloqueada la acción de la unidad instantánea del relevador, de tal forma que si la falla persiste, se fundirá el fusible debido al margen de coordinación de 0.3 segundos mantenido entre su característica MCT y la característica de la unidad 51 del relevador. Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more Sin embargo también es de destacar dentro de las desventajas, el que un mayor número de usuarios o clientes de todo el circuito se ve afectado (aunque transitoriamente), debido a la falla en un ramal. Además con este arreglo se tiene el inconveniente de que independientemente de la ubicación de la falla, se tendrán disparos selectivos de la unidad instantánea determinados por la secuencia establecida. Criterio de coordinación relevador-seccionalizador La aplicación de este tipo de arreglo se da entre dispositivos ubicados en diferente localidad, el relevador en una subestación como protección de un circuito de distribución, y el seccionalizador como "protección" (equipo de seccionamiento) de un ramal sobre la línea de distribución. Como se explicó anteriormente, un seccionalizador cuenta la cantidad de veces que una corriente superior a su mínima actuante es interrumpida por un dispositivo de respaldo y después de una cantidad preseleccionada de recuentos abre sus contactos. El seccionalizador no tiene capacidad interruptiva para corrientes de falla, aunque si tiene la suficiente para abrir el circuito con carga normal. Cuando es debidamente aplicado abrirá la línea cuando esta se encuentre des-energizada. Si la corriente que fluye a través del seccionalizador es mayor del 160 % de la capacidad nominal de su bobina y el dispositivo de respaldo interrumpe la corriente de falla, entonces el seccionalizador realizará una cuenta, repitiéndose el proceso hasta el momento en que al llegar a la cantidad pre-seleccionada de recuentos abre sus contactos quedando abierto, debiéndose reponer manualmente. Si la falla es transitoria, el seccionalizador se repone a su estado original, por lo que requiere un determinado tiempo (mismo que depende del número de conteos efectuado), el cual para seccionalizadores hidráulicos es de aproximadamente un minuto y para los electrónicos puede ser seleccionable. Como los seccionalizadores no tienen una característica de operación tiempo- corriente, su coordinación con un relevador, no requiere la aplicación de un criterio donde se definan márgenes de tiempo entre curvas. De tal forma el criterio de coordinación establece que para este par de dispositivos únicamente es necesario cumplir con los siguientes aspectos, mismos que se ilustran de manera gráfica en la Figura 3.25: Did you know? Scribd supports reading. We work with major publishers to bring the best of books and audiobooks to you. Learn more Did you know? Scribd is more than just documents. Our digital library gives you access to books, audiobooks, and more. Learn more 4. Verificar que la curva de daño del seccionalizador se encuentre por arriba de la característica tiempo-corriente del relevador, para el valor máximo de corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos. Criterio de coordinación restaurador-restaurador La aplicación de este tipo de arreglo puede presentarse generalmente de dos maneras dentro de un sistema de distribución: • Entre dispositivos instalados en ubicaciones remotas (protección de alimentador en una subestación del tipo rural-protección sobre la línea de distribución). • Entre dispositivos instalados sobre la línea de distribución. El criterio plantea que se asegura la coordinación de dos restauradores adyacentes con un margen de tiempo mayor de 0.2 segundos entre sus curvas características tiempo-corriente para la máxima corriente de falla común a ambos dispositivos; márgenes menores de 0.2 segundos implican disparos simultáneos o en cascada de los dos equipos; y si el margen es de 0.2 segundos, se presenta una incertidumbre entre coordinación y no-coordinación. Dadas las características tiempo-corriente de los restauradores, se tiene que por los cortos tiempos de sus curvas rápidas, es prácticamente imposible la coordinación entre ellas por lo que en un arreglo de dos o más restauradores generalmente pueden aceptarse traslapes entre sus curvas rápidas, lo que implica operaciones simultáneas o en cascada de los restauradores involucrados. Por otra parte y derivado del estudio, análisis, pruebas y experiencias obtenidos en la coordinación con los restauradores hidráulicos, puede establecerse en función de sus curvas características tiempo-corriente, lo siguiente: a) Dos restauradores en serie con curvas tiempo-corriente con menos de 0.033 segundos de separación, siempre operarán simultáneamente. b) Si la separación es entre 0.2 y 0.033 segundos de diferencia, pueden operar simultáneamente o en secuencia de cascada. c) Si la separación es mayor de 0.2 segundos, únicamente operará uno de los restauradores.
