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PROTECCIN EN LNEAS DE TRANSMISIN

Curso:Lineas de Transmision

Programa Profesional de Ingenieria Mecanica, Mecanica Electrica y Mecatronica1SAENZ GUILLEN GONZALO MALAGA PAUCAR KEVINFUENTES SANCHEZ MARTININTEGRANTESPor su longitud las lneas de transmisin estn ms expuestas a los cortocircuitos que cualquier otro elemento del sistema. Dependiendo de los requisitos que se deben llenar, las lneas estn protegidas por equipo de proteccin de sobrecorriente, distancia y pilotoPROTECCION DE LINEAS DE TRANSMISIN

PROTECCION CON FUSIBLES

Este tipo de proteccin primaria (est en el circuito de potencia), que se usa en alimentadores de distribucin; el fusible se selecciona para que en caso de falla separe la zona afectada del resto del sistema. Los tipos de fusibles ms comunes son los de tipo K y los de tipo T, siendo los de tipo K rpidos y los de tipo T lentos. Curvas caractersticas de funcionamiento se muestran en la siguiente figura.4PROTECCION DE LINEAS DE TRANSMISIN

4 El fusible A se selecciona de manera que su caracterstica mnima de fusin est por encima de la curva de carga fra (arranque del sistema de distribucin despus que los motores de los electrodomsticos, etc. han perdido su diversidad y que su caracterstica de interrupcin est debajo de la curva del elemento a proteger (cable).

El fusible B se selecciona de tal forma que la curva de fusin de B est por encima de la curva de interrupcin de A.

5 PROTECCION CON FUSIBLESPara mantener selectividad se debe asegurar que la caracterstica de fusin del fusible protegido (B) est siempre por encima de la interrupcin del fusible protector (A) esto se asegura considerando:

Los fusibles tienen un bajo costo de adquisicin, una operacin rpida para altas corrientes, un mantenimiento bajo y la limitacin de corriente (en el caso de los tipo HH) solo la hace para corrientes de coci. Por otra parte, los fusibles no son reutilizables, su operacin es monopolar (si no tienen disparador) y su operacin ante transitorios puede ser errnea.6 PROTECCION CON FUSIBLES

PROTECCION CON FUSIBLES PROTECCION CON FUSIBLESTIPOS DE FUSIBLES MAS USADOS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCION:

1.- DE EXPULSION: PLATA, COBRE, PLOMO, ESTAO O ALEACIONES

EL ELEMENTO FUSIBLE PRODUCE UN ARCO ELECTRICO AL FUNDIRSE DENTRO DEL TUBO DE EXPULSION SE EMITEN GASES DESIONIZANTES ESTOS GASES SE EXPULSAN DEL TUBO APAGANDOSE EL ARCO CUANDO LA CORRIENTE DE FALLA PASA POR CEROPROTECCION CON FUSIBLESFUSIBLES DE EXPULSION

2.- LIMITADOR DE CORRIENTE: ESTE TIPO DE FUSIBLES ELIMINAN LAS FALLAS FORZANDO LA CORRIENTE AL VALOR CERO EL ELEMENTO FUSIBLE SE UBICA DENTRO DE UN TUBO JUNTO CON ARENA DE SILICA LA ARENA CONFINA AL ARCO A UN AREA PEQUEA SE PRODUCE ALTA PRESION Y ALTA RESISTENCIA LA ALTA RESISTENCIA HACE QUE LA CORRIENTE TIENDA AL VALOR CERO. PROTECCION CON FUSIBLESFusibles limitadores de corriente

PROTECCION CON RELS DE SOBRECORRIENTE

Se usa para lneas ms importantes si se logra justificar el costo extra impuesto por los transformadores de corriente, rels e interruptores. Tiene la cualidad de poderse utilizar despus de operar y de facilitar la coordinacin.Fijacin:La fuerza ejercida por el disco del rel depende del flujo, y este es directamente proporcional a (NI), esto es, si se aumenta el nmero de vueltas, la corriente necesaria para apenas hacer operar el rel disminuye y viceversa. Para que se produzca el mismo par se necesitan los mismos amperios vuelta

(NI); esa condicin es la que permite variar la corriente mnima de operacin, es decir al variar el tap se vara el nmero de espiras, y por tanto la corriente mnima de operacin.11PROTECCION CON RELS DE SOBRECORRIENTE

El tiempo de operacin, a su vez depende de la posici6n de arranque del disco. Si el disco arranca de una posicin ms alejada, se demora ms en llegar a la posici6n de cierre de contactos para la misma corriente. Esta circunstancia se aprovecha para cambiar el tiempo de operacin del rel (Dial). Fijar el rel significa fijar su tap y su dial.TapEl tap se debe seleccionar de manera que cumpla con las siguientes condiciones: Ser mayor que la corriente de carga para que no opere en condiciones normales de trabajo del sistema. Ser menor que la corriente mnima de coci para lograr la operaci6n bajo cualquier condicin de coci.Imin coci> Imin operacin > Imx de cargaImin operacin = K. Imx de cargaK varia entre 1.25 y 2La fijacin del tap debe tener en cuenta el punto a partir del cual arrancan las caractersticas de operacin de los rels (normalmente 1,5 veces el tap), para que la corriente mnima de cortocircuito sea mayor que ese valor.12

Si no tiene proteccin especfica de falla a tierra.

Si tiene proteccin de falla a tierra adicional.

Se acostumbra a dividir por (2) para tener en cuenta algunos valores de impedancia de falla, ya que los estudios de coci consideran fallas slidas (sin impedancia de falla).Despus de fijar el rel ms alejado de la fuente, se debe fijar el de la estacin siguiente

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PROTECCION CON RELS DE SOBRECORRIENTE

PROTECCION CON RELS DE SOBRECORRIENTE

En el caso mostrado en la siguiente figura la barra A es lmite entre las dos zonas de proteccin y por ello es el punto base para la coordinacin entre los rels 1 y 2.

DialLa fijacin del rel ms cercano a la carga depende directamente de ella, especialmente en cuanto a las corrientes de conexin (arranque, carga fra), pero se debe tratar de selecciona el ms bajo posible. Despus de fijar el rel ms cercano a la carga (1) se debe continuar hacia el generador (2)14Proteccion de lneas en cascadaPROTECCION CON RELS DE SOBRECORRIENTE

Uso de la Unidad Instantnea

Usando solo unidades de tiempo inverso , la operacin de los rels a medida que se acercan a los generadores (cortocircuitos ms crticos) se hace ms demorada. Para hacer ms rpida la proteccin resulta muy econmico usar unidades instantneas .La determinaci6n de la corriente de operacin de la unidad instantnea del rel 2, por ejemplo, debe tener en cuenta que esta solo debe actuar para fallas en la lnea AB, esto es, debe ser mayor que la corriente mxima (asimtrica) de falla del terminal , pero menor que la corriente mxima de falla del terminal , esto es:15

Uso de la Unidad Direccional

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Sistemas con alimentaci6n no radiala. Bialimentado b. Enmalladoa.b.Uso de la Unidad Direccional

Para poder coordinar adecuadamente los rels, stos tienen que estar mirando en una sola direccin o, en otras palabras tener unidad direccional.Los rels situados en los extremos cercanos al generador (ver Fig. b) solo captan (pasa por ellos) corriente hacia el anillo.S ocurre una falla en el lado del generador no pasa corriente por ellos, por lo cual no necesitan diferenciar el sentido de circulacin de la corriente, esto es, no necesitan(adicionalmente la unidad direccional).No se usa unidad direccional cuando la corriente mxima de coci en el sentido de no disparo es menor que el tap (corriente mnima de operacin o de arranque) en el sentido de disparo, o el tiempo de operacin del rel que mira en el sentido de no disparo es menor. No disparo Dispara 17

PROTECCIN DE LINEAS CON RELS DE DISTANCIA18La proteccin de distancia debe considerarse cuando la proteccin de sobrecorriente es muy lenta o no es selectiva y se puede justificar el costo superior de sta.La proteccin de distancia es casi inmune a los cambios de capacidad de generacin del sistema, as como de su configuracin.Fijacin y CoordinacinPara calibrar un rel de distancia basta con fijar el tiempo al cual debe actuar y el valor de impedancia a partir del cual se necesita la operacin (ver Fig. c). Para la proteccin de lneas, generalmente se usan tres etapas o zonas:PROTECCION DE LINEAS CON RELS DE DISTANCIA

19Zonas de proteccin.PROTECCION DE LINEAS CON RELS DE DISTANCIA20Primera Zona: Proteccin principal Abarca del 85% al 90% de la lnea, cualquier falla dentro de esta zona har que el rel acte instantneamente. No se fija para un 100% para prevenir la operaci6n en caso de falla en la lnea siguiente.Segunda Zona: Protecci6n principal y respaldoTermina de proteger la primera lnea y abarca hasta un 50% de la siguiente lnea (mnimo 25%). Para evitar que la zona 2 acte simultneamente con la zona 1 del segundo rel, se coloca un temporizador para demorar la operacin.Tercera Zona: Protecci6n y respaldoAbarca como mnimo hasta el 10% de la siguiente Lnea. Esta zona tambin debe temporizarse para prevenir la operacin simultnea con la protecci6n de la siguiente lnea (normalmente 0,6 seg.).SITUACIONES QUE AFECTAN LOS RELS DE DISTANCIA

La proteccin de la zona 1, se debe fijar sin considerar la alimentacin intermedia.

Por tanto se debe calibrar:

La primera zona: 85% de la parte ms corta de la lnea sin considerar alimentacin intermedia.

La segunda zona: 25% a 50% de la siguiente lnea con alimentacin intermedia mayor de las obtenidas.

- La tercera zona: 10% a 20% de la tercera lnea considerando el efecto de alimentacin intermedia.21SITUACIONES QUE AFECTAN LOS RELS DE DISTANCIA

SALIDA DE SINCRONISMO DE LAS MAQUINAS

Diagrama unificar para anlisis de salidas de sincronismo 22

PROTECCIN PILOTO

La interrupcin a alta velocidad de fallas en las lneas de transmisin se reconoce como necesaria para el buen funcionamiento del sistema.

Para asegurar disparo simultneo de los interruptores en todos los terminales de una lnea de transmisin es prctico y confiable utilizar un esquema diferencial.

La proteccin piloto corresponde a la proteccin diferencial aplicada a las Lneas de transmisin. Las formas que toma la proteccin son: hilo piloto, honda portadora, y microondas.

23 PROTECCIN PILOTO

Hilo Piloto

Se usa en circuitos del orden de 30 Km. cuando econmicamente no se puede justificar un esquema de onda portadora.

Los dos esquemas que se describen a continuacin usan un slo rel en cada terminal para realizar tanto la proteccin de fase como la de tierra pero no incluye proteccin de respaldo para fallas externas, y tampoco proteccin para la propia lnea cuando el hilo piloto est fuera de servicio.

24PROTECCIN PILOTO

25Ilustracin del efecto de resistencia y de la corriente capacitiva de los alambres pilotos. PROTECCIN PILOTO

Corriente circulante

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Proteccin piloto por el mtodo de corriente circulante a. Circuito de aplicacin b. Circuito de control. PROTECCIN PILOTO

27 Voltajes opuestos

Su conexin se hace de tal manera que se aplique a las bobinas de operacin de los rels, la diferencia de las tensiones secundarias de los transformadores de corriente, como se muestra en la figura.

Proteccin piloto por voltajes opuestos. La accin de la proteccin puede darse por la recepcin de una seal de disparo) o por la no recepcin de la seal, (de bloqueo).

Microondas El piloto de microondas emplea un canal de radio de onda corta (frecuencia alta)

Onda portadora La proteccin piloto por onda portadora usa el esquema de bloqueo ya que no se puede garantizar que la seal de disparo llegue a la otra subestacin (pues existir corto en la lnea).28PILOTO CON SEAL DE ALTA FRECUENCIA 2829ONDA PORTADORA

Comparacin direccional

Comparacin de fases

Disparo transferido directo de subalcance

Disparo transferido permisivo de subalcance

Disparo trasferido permisivo de sobrealcance 30 METODOS

301.Comparacin direccional 31

312.Comparacin de fases

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323. Disparo transferido directo de subalcance 33

334.Disparo transferido permisivo de subalcance

34345.Disparo trasferido permisivo de sobrealcance

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3536SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISORLa relacin seal-ruido (SNR) determina la potencia del equipo transmisor y es la diferencia entre el nivel de la seal recibida y el nivel de ruido o interferencia de la lnea.Niveles de seal portadora

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363637SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOREl procedimiento a seguir para determinar la potencia del equipo transmisor es de la siguiente manera:Se calcula el ruido producido en la lneaSe calcula la atenuacinSe obtiene el nivel de transmisinSe calcula la potencia del transmisor

37373738SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOREl nivel de ruido a la entrada del receptor determina el nivel mnimo de la seal recibida que asegura el funcionamiento adecuado del sistema de comunicaciones.Nivel de ruido por los conductores en mal tiempo:

Donde,

es el ruido producido por los conductores en mal tiempo (en dbm)es el gradiente ficticio de potencia, kV/cm.38

39SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISORLa atenuacin total para el circuito completo es la suma de:Perdidas en el cobre coaxial entre el equipo de portadora y la unidad de acople.Perdidas en el quipo de acople y sincronizacin.Perdidas en las conexiones en puente.Perdidas en los circuitos ramales.Perdidas debida a la baja impedancia presentada por una lnea sin trampa.Perdidas debidas a la propagacin simultnea sobre caminos alternos.3940SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOREl nivel de transmisin debe ser tal que asegure a la entrada del receptor una relacin seal-ruido que este por encima del ruido producido por la lnea en el valor igual de nivel mnimo de umbral, aprox. 20 Vd, mas el margen de operacin. Para tensiones mayores o iguales a 220 kV:

Para tensiones mayores de 220 kV:

Donde:Seal-ruido para un buen tiempoRelacin seal-ruido deseado para mal tiempo.

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41SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOREl nivel de transmisin debe calcularse, entonces: ,

Donde: Numero de canales vocales. Numero de canales de sealizacin. Cuando se transmite la seal simultneamente con la vozNumero de tomos de telemetra.Nivel de canal de voz.Nivel de tono de sealizacin.Nivel de tonos de telemetra.Nivel de seal de volts.Potencia del transmisor en WattsResistencia del cable coaxial.41

42Cuando la lnea es de una tensin muy elevada, resulta muy costoso el sistema de acoplamiento, por lo tanto se emplea la lnea de guarda como medio de transmisin de onda portadora y puede utilizarse en lneas largas y cortas.Normalmente los cables de guarda se conectan a tierra, pero al conectarlo se puede utilizar en comunicaciones multicanales de ancho de banda con la vual se logra un bajo costo por canal.

Algunas ventajas de este sistema son:Los cambios debido al accionamiento de interruptores y la adicin de lneas no afecta la comunicacin.Se facilita el uso de estaciones repetidoras en lneas largas.Se reducen las perdidas de potencia ocasionadas por induccin.SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOR43Niveles de la seal portadora, niveles de ruido de la transmisin para onda portadora:SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOR

44Finalmente el nivel de potencia del transmisor esta dado por:SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOR

45SELECCIN DEL EQUIPO TRANSMISOR45OBTENCION DEL LUGAR GEOMETRICO DE LA IMPEDANCIA EN CONDICIN DE SALIDA DE SINCRONISMO DE LA MAQUINA.

Demostracin que el lugar geomtrico de la impedancia vista por el rel de distancia es un crculo que tiene radio:

Para obtener este resultado partimos del siguiente circuito:

GRACIAS