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REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÈCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN MARACAY

EVALUACIÓN DE LA COORDINACIÓN DE PROTECCIONES

EN LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS (34.5/13.8 KV) DEL

MUNICIPIO COSTA DE ORO, CORPOELEC REGIÓN 4 ZONA

ARAGUA.

Autora: Jennilde Garcia.

Tutora: Ing. Esp. Migdys Archiles

CAPÍTULO I

Jennilde Garcia

Evaluar la coordinación de las protecciones en las Subestaciones Eléctricas (34.5/13.8 Kv) del Municipio Costa de Oro, Corpoelec Región 4 Zona Aragua.

Jennilde Garcia

Diagnosticar la situación actual de las subestaciones del Municipio Costa de Oro.

Realizar estudio de cargas de los eventos registrados por cada uno de los relés en las Subestaciones.

Actualizar Plano unifilar de las Subestaciones (34.5 713.8Kv ) del Municipio Costa de Oro.

Analizar fallas mediante estudios de cortocircuito en las subestaciones (34.5/13.8 Kv) del Municipio Costa de Oro.

Estudiar la coordinar protecciones eléctricas de las subestaciones (34.5/13.8 Kv) del Municipio Costa de Oro.

Jennilde Garcia

Jennilde Garcia

CAPÍTULO IV

RESULTADOS

Fase A: Diagnóstico

Etapa I: Diagnosticar la

situación actual de las

subestaciones del

Municipio Costa de Oro.

Subestación Cumboto

Reconectador PANACEA M5

Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51

S/E Cumboto

Barra 34.5KV

Principal

100A- ICC Trifásico

82.8A- ICC Monofásico

Una (01) Operación

Curva IEC CALSE C-C3

Ajuste Actual del Principal I- Subestación Cumboto. Fuente: Corpoelec.

Reconectador Noja Power – Relé RC01ES

Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51

S/E Cumboto

Barra 13,8KV

Circuitos: Cumboto

Turiamo

1200A- ICC Trifásico

693A- ICC Monofásico

180A- Fase

54A- Neutro.

Tres(03) Operaciones

Curva IEC VI- ANSI VI

Ajuste actual del Equipo del circuito Cumboto y Turiamo- Subestación Cumboto.

Subestación Independencia

Reconectador Cooper Power – Relé Form6

Ajustes Instantáneo - 50 Temporizado-51

S/E Independencia.

Principal I

Barra13,8KV

Circuito: Comando

1760A- ICC Trifásico

1017A- ICC Monofásico

249A- Fase

74A- Neutro.

Tres (03) Operaciones

Curva IEC VI- ANSI VI

Ajuste actual del Equipo del circuito Comando-Subestación Independencia.

Reconectador PANACEA M9

Ajustes Instantáneo - 50 Temporizado-51

S/E Independencia

Barra 34.5KV

Principal II

200A- ICC Trifásico

166.8A- ICC Monofásico

Una (01) Operación

Curva IEC CALSE C-C3

Ajuste Actual del Principal II- Subestación Independencia.

Reconectador Cooper Power – Relé Form6

Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51

S/E Independencia.

Principal II

Barra 13,8KV

Circuitos: Playón y Pueblo

1760A- ICC Trifásico

1017A- ICC Monofásico

380A- Fase

114A- Neutro.

Tres (03) Operaciones

Curva IEC VI- ANSI VI

Ajuste actual de los Equipos de los circuitos Playón y Pueblo-Subestación Independencia.

Subestación Cata

Reconectador PANACEA M5

Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51

S/E Cata

Barra 34.5KV

Principal

200A- ICC Trifásico

166.8A- ICC Monofásico

Una (01) Operación

Curva IEC CALSE C-C3

Ajuste Actual del Principal I- Subestación Cata.

Reconectador Noja Power – Relé RC01ES

AJUSTES Instantáneo – 50 Temporizado-51

S/E Cata

Barra 13,8KV

Circuitos: Cata - Cuyagua y

Bahía

1760A- ICC Trifásico

1017A- ICC Monofásico

380A- Fase.

114A- Neutro.

Tres (03) Operaciones

Curva IEC VI- ANSI VI

Ajuste actual de los Equipos de los circuitos Cata-Cuyagua y Bahía- Subestación Cata.

Circuito Ubicación del

Reconectador

Coriente (A)

Independencia I 34.5KV 31

Independencia II 34.5KV 92

Cumboto I 34.5KV 25

Cata I 34.5KV 44

Comando 13.8KV 77

Playón 13.8KV 135

Pueblo 13.8KV 97

Cumboto 13.8KV 45

Turiamo 13.8KV 18

Cata – Cuyagua 13.8KV 59

Bahía 13.8KV 60

Valores resultantes del estudio de carga de los eventos registrados y

almacenados en los relés de entrada y salida de las Subestaciones.

Etapa III:

Actualizar planos unifilares de

las Subestaciones (34.5/13.8kV)

del Municipio Costa de Oro.

Plano Unifilar de la Subestación Cumboto

5 MVA

Plano Unifilar de la Subestación Cata

Plano Unifilar de la Subestación Independencia

jl

Categoría Línea de Transmisión Mediana

Longitud Estimado 112Km

Tensión Nominal 34.5Kv

Número de Líneas por fase 1

Configuración De la Línea Simple

Material del Conductor AAAC

Calibre del Conductor 2/0

Características de la línea de Sub Transmisión 34.5kV de la Subestación Santa Clara.

La distancia media geométrica es calcula mediante la fórmula presentada a

continuación:

Para la configuración Simple de la línea de transmisión se tiene:

El coeficiente de inducción de la Línea se calcula por:

H/km

La reactancia típicamente se expresa por:

La resistencia es calculada por:

Formando la impedancia Inductiva se tiene:

MVA

Generación 5 5 3 36

Transformador

I

(Santa Clara)

5

5

3

36

Transformador

II

Independencia

8

8.3

8.5

10

Línea

de Transmisión

*627.63 + j 45.92Ω

Valores en porcentuales de las reactancias que intervienen en el sistema.

A continuación se procede a calcular todos las valores de las reactancias en por

unidad (p.u) realizando cambio de base.

Secuencia Positiva

Generador:

Transformador I:

Línea de Transmisión 2 - 3: j45.92Ω

Transformador II:

MVA

Generación 0.05 0.05 0.03 36

Transformador I

(Santa Clara)

0.55

0.55

0.33

36

Transformador

II

Independencia

1.8

1.86

1.9

10

Línea

de Transmisión

j 1.38p.u

Valores en por unidad (p.u) de las reactancias que intervienen en el sistema.

Formando las redes de secuencia positiva, negativa se tiene:

Secuencia Positiva en Barra 3 y 4

Secuencia Negativa en Barra 3 y 4

Secuencia Cero en la Barra 3

Secuencia Cero en la Barra 4

Cálculo de la Corriente de Cortocircuito trifásico en la barra 3:

Donde:

E: Voltaje de pre falla en el punto donde ocurre la falla

Cálculo de la Corriente de Cortocircuito trifásico en la barra 4:

Cálculo de la Corriente de Cortocircuito monofásico en la barra 3:

Cálculo de la Corriente de Cortocircuito monofásico en la barra 4:

Subestación Barra (A) (A)

Independencia 3 140 418.40

4 759.24 2277.71

Cata 3 140 418.40

4 759.24 2277.71

Cumboto 3 103.70 311.10

4 504.46 1513.38

Valores de las corrientes de cortocircuito calculado en las barra 3 y 4

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro.

Etapa V: Estudiar la

coordinación de

protecciones de las

Subestaciones

(34.5/13.8kV) del Municipio

Costa de Oro.

Protección falla a fase, curva de tiempo Temporizado, circuito playón:

Donde:

RTC: Relación del transformador de corriente lado de baja (600/5)

:Corriente pick up.

In: Corriente Nominal.

Donde:

= Tiempo de corriente de disparo.

A, B, p= Constante (Varían de acuerdo a la curva a utilizar).

TM= Tiempo Multiplicador (Siempre será 1 por tratarse de un relé digital).

Ipickup= Corriente

I= Corriente de falla.

Tt para curva Extremadamente Inversa:

Tt para curva Muy Inversa:

Protección falla a fase, curva de tiempo Definido, circuito Playón:

Protección falla a Tierra, curva de tiempo Temporizado, circuito Playón:

Tt para curva Extremadamente Inversa:

TM= 8

Tt para curva Inversa:

Protección falla a tierra, curva de tiempo Definido, circuito Playón:

Curva TM TAP Tt Icc RTC I/

Extremadamente

Inversa

(Falla a fase)

1

1.68

0.08

2277.71

600/5

11.29

Muy Inversa

(Falla a fase)

1 1.68 0.09 2277.71 600/5 11.29

Extremadamente

Inversa

(Falla a Tierra)

8

0.22

0.26

759.24

600/5

28.76

Inversa

(Falla a Tierra)

1 0.22 0.14 759.24 600/5 28.76

Valores de tiempo de corriente de disparo (temporizado) para el circuito Playón.

Protección falla a fase, para el disparo instantáneo

Para el Temporizado:

Calibre 2/0

Falla Instantáneo 50 Temporizado 51

Icc Trifásico 1822.17A 225.6A

Icc Monofásico 607.39A 84.6A

Valores de corriente de disparo temporizado e instantáneo para el circuito Playón.

Cálculo de ajustes de las protecciones agua arriba de la Subestación Independencia.

Protección falla a fase, curva de tiempo Temporizado, Principal II:

In: 92A

RTC: 400/5

Donde:

Curva TD Tp TAP RTC Corriente I/Ipickup

Muy

Inversa

4 1.68 1.73 400/5 418.40 3.02

Protección falla a fase, curva de tiempo Definido, circuito Playón:

Valores de tiempo de corriente de disparo temporizado aguas arriba falla a fase.

Protección falla a Tierra, curva de tiempo Temporizado, circuito Playón:

Tp para curva Muy Inversa:

Curva TD Tp TAP RTC Corriente I/Ipickup

Muy

Inversa

4 0.12 0.23 400/5 140 7.6

Protección falla a tierra, curva de tiempo Definido, circuito Playón.

Valores de tiempo de corriente de disparo temporizado aguas arriba falla a tierra.

Protección falla a fase, para el disparo instantáneo

Para el Temporizado:

Este ajuste esta dado por la curva IEC CALSE C-C3 de una operación.

Falla Instantáneo 50 Temporizado 51

Icc Trifásico 334.72A Una operación curva

Icc Monofásico 112A IEC CALSE C-C3

Valores de corriente de disparo temporizado e instantáneo para la entrada de 34.5kV

de la Subestación Independencia.

Cálculo del restablecimiento en Frio para uno de los transformadores de 10MVA de la

Subestación Independencia

2 x IN para 100 seg.

3 * IN Para 10 seg.

6 * IN Para 1 seg.

12 x IN para 0,1 seg.

25 x IN Para 0,01 seg.

Donde:

IN: Corriente nominal en el primario del transformador, 167.55A

Restablecimiento en frío

2 x 167.55A= 335.1A

3 x 167.55A= 502.65A

6 x 167.55A= 1005.3ª

INRUSH

12 x 167.55A= 2010.6A

25 x 167.55A= 4188.75A

Situaciones en las cuales el transformador debe ser capaz de soportar esfuerzos

mecánicos y térmicos

25 * IN Para 3 seg.

20 * IN para 3 seg.

16,6 * IN para 4 seg.

14,3 * IN para 5 seg.

11,3 * IN para 10seg.

6,7 * IN para 30seg.

4,75 * IN Para 60seg.

25 x 167.55A= 4188.75A

20 x 167.55A= 3351A

16.6 x 167.55A= 2781.33A

14.3 x 167.55A= 2395.965A

11.3 x 167.55A= 1893.315A

6.7 x 167.55A= 1122.585A

4.75 x 167.55A= 795.86A

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Tt

Extremadament

e Inversa

Tt

Muy Inversa

Comando 0.96 115.2 19.77 0.04 0.07

Pueblo 1.21 145.2 15.68 0.05 0.08

Playón 1.68 201.6 11.29 0.08 0.09

Cata-Cuyagua

0.74

88.8

25.65

0.03

0.08

Bahía 0.75 90 25.30 0.04 0.08

Cumboto 0.56 67.2 22.52 0.04 0.07

Turiamo 0.22 26.4 57.35 0.03 0.07

Circuito

TAP

Ipickup

Tp

Extremadamente Inversa

Principal I

Independencia

0.58 46.4 9.01 0.43

Principal II

Independencia

1.73 138.4 3.02 1.68

Cata 0.83 66.4 6.30 0.58

Cumboto 0.47 37.6 8.27 0.45

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Tt

Extremadamente

Inversa

Tt

Muy Inversa

Comando 0.13 15.6 48.66 0.22 0.12

Pueblo 0.16 19.2 39.54 0.23 0.13

Playón 0.22 26.4 28.76 0.26 0.14

Cata-Cuyagua 0.09 10.8 70.3 0.21 0.11

Bahía 0.1 12 63.27 0.21 0.12

Cumboto 0.07 8.4 60.05 0.2 0.12

Turiamo 0.03 3.6 140.13 0.2 0.10

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Tp

Muy Inversa

Principal I

Independencia

0.07 5.6 25 0.07

Principal II

Independencia

0.23 18.4 7.6 0.12

Cata 0.11 8.8 15.90 0.08

Cumboto 0.06 4.8 21.60 0.07

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Falla Temporizado 51

Icc Trifásico 225.6A

Icc Monofásico 84.6A

Valores de corriente de disparo temporizado para los circuitos

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Falla Temporizado 51

Icc Trifásico Una Operación

Icc Monofásico IEC CALSE C-C3

Valores de corriente de disparo temporizado para los circuitos

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Comando 1.25 150

Pueblo 1.58 189.6

Playón 2.19 262.8

Cata-Cuyagua 0.96 115.2

Bahía 0.98 117.6

Cumboto 0.73 87.6

Turiamo 0.30 36

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Principal I

Independencia

0.75 60

Principal II

Independencia

2.24 179.2

Cata 1.07 85.6

Cumboto 0.61 48.8

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Comando 0.17 20.4

Pueblo 0.21 25.2

Playón 0.30 36

Cata-Cuyagua 0.13 16

Bahía 0.13 17

Cumboto 0.09 10.8

Turiamo 0.04 4.8

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Circuito

TAP

Ipickup

Principal I

Independencia

0.10 8

Principal II

Independencia

0.30 24

Cata 0.14 11.2

Cumboto 0.08 6.4

Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito

de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Falla Instantáneo 50

Icc Trifásico 1822.17A

Icc Monofásico 607.39A

Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos

de las Subestaciones cata e independencia del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Falla Instantáneo 50

Icc Trifásico 1210.704A

Icc Monofásico 403.57A

Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos

de las Subestación Cumboto del Municipio Costa de Oro 13.8KV.

Falla Instantáneo 50

Icc Trifásico 334.72A

Icc Monofásico 112A

Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos

de las Subestaciones Cata e Independencia del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Falla Instantáneo 50

Icc Trifásico 248.88A

Icc Monofásico 82.96A

Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos

de las Subestación Cumboto del Municipio Costa de Oro 34.5KV.

Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)

2 x In 335.1 100

3 x In 502.65 10

6 x In 1005.3 1

Valor del restablecimiento en frio del transformador de 10MVA

para las Subestaciones independencia y Cata.

Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)

12 x In 2010.6 0.1

25 x In 4188.75 0.01

Valor del Inrush del transformador de 10MVA para las Subestaciones independencia y Cata.

Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)

25 x In 4188.75 3

20 x In 3351 3

16.6 x In 2781.33 4

14.3 x In 2395.965 5

11.3 x In 1893.315 10

6.7 x In 1122.585 30

4.75 x In 795.86 60

Valor del esfuerzo mecánico y térmico del transformador de 10MVA

para las Subestaciones independencia y Cata.

Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)

2 x In 167.54 100

3 x In 251.31 10

6 x In 502.62 1

Valor del restablecimiento en frio del transformador de 5MVA para la Subestación Cumboto.

Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)

12 x In 1005.24 0.1

25 x In 2094.25 0.01

Valor del Inrush del transformador de 5MVA para la Subestación Cumboto.

Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)

25 x In 2094.25 3

20 x In 1675.4 3

16.6 x In 1390.58 4

14.3 x In 1197.9 5

11.3 x In 946.60 10

6.7 x In 561.26 30

4.75 x In 397.91 60

Valor del esfuerzo mecánico y térmico del transformador de 5MVA

para la Subestación Cumboto.

Estudio de Factibilidad

Factibilidad Técnica

Factibilidad Económica

Factibilidad Operativa

Beneficios Tangibles

Beneficios Intangibles

Conclusiones

y

Recomendaciones