clase 11 protecciones

Curso de subestaciones eléctricas - I semestre de 2009 – Ingeniería Electromecánica UPTC seccional Duitama

Clase N°12. Profesor Juan Carlos Castro Galeano Pág 1

CLASE 11

PROTECCIONES 1. PROTECCIÓN DE LÍNEAS 1.1 Protecciones típicas de las líneas Generalmente las protecciones de las líneas se efectúan con relés de sobrecorriente, de distancia y direccionales de sobrecorriente. 1.1.1 Relé de sobrecorriente Básicamente este tipo de relés se utiliza en los siguientes casos: • En circuitos de distribución • En circuitos radiales de 33 kV • Como protecciones de respaldo en líneas radiales cuando en la protección

primaria se usan relés de distancia. 1.1.2 Relé de distancia Se utilizan generalmente en líneas de alta tensión de 115 kV y 220 kV, y en algunos casos en líneas de 33 kV cuando son muy largas. Consiste en un dispositivo que opera a una cierta impedancia o admitancia en base a señales de voltaje, corriente y ángulo de fase. Generalmente posee tres zonas que permiten proteger las líneas de la subestación adyacente. En la figura 1 se ilustra la forma general de ajuste de los diferentes alcances de cada una de las zonas de este relé.

1ª Zona A B C

1ª Zona 2ª Zona

D

2ª Zona

3ª Zona

Figura 1 Alcance de las zonas de la protección de distancia



En la figura 1 el relé de distancia asociado con el interruptor A protege como primera y segunda zona la línea entre los interruptores A y B y en la segunda y tercera zona de respaldo a la protección asociada con el interruptor C de la primera y segunda zona respectivamente. 1.1.3 Relé direccional de corriente Se usa generalmente en los siguientes casos: • Como protección primaria en anillos a 33 kV. • Como protección de respaldo cuando se usan relés de distancia en sistemas en

anillo La característica direccional de este tipo de relés permite el disparo del interruptor asociado sólo cuando el sentido del flujo es en la misma dirección de la polarización del relé. 1.2 Esquemas de protección 1.2.1 Líneas de 115 kV y 220 kV En este tipo de líneas deben utilizarse las siguientes protecciones: • Relé de distancia • Relé direccional de corriente • Relé de recierre • Relé de recepción de la señal portadora Cuando los circuitos son radiales los relés direccionales de sobrecorriente pueden ser reemplazados por relés de sobrecorriente. Este esquema de protección se ilustra en la figura 2



Z2Z3 Z1Z121N

Z221N

Z321N

3P

3

BARRAJE 115 kV , 23O kV

86

85

21

1

67

21 21

86BTI's

3

3

79 52

86B

52

Figura 2 Esquema de protección para líneas de 115 kV y 230 kV 1.2.2 Líneas de 34.5 kV y 13.2 kV Este tipo de líneas deben protegerse con relés de sobre corriente. En los circuitos radiales se recomienda incluir dentro del esquema de protección relés de recierre. Si se trata de líneas en anillo a 34.5 kV es recomendable usar relés direccionales de sobrecorriente. Estos esquemas se ilustran en la figura 3.



Líneas en anilloLíneas radiales

3P 3P

51 51N50N50

3 1

79 52

BARRAJE 13.2 kV , 34.5 kV

67 67N3 1

52

BARRAJE 34.5 kV

3

a) Líneas radiales 34.5 kV y 13.2 kV b) Líneas en anillo 34.5 kV

Figura 3 Esquema de protección para líneas de 34.5 kV y 13.2 kV 2. PROTECCIÓN DE BARRAJES En las subestaciones los barrajes se protegen mediante relés dispuestos específicamente para tal fin en la misma subestación o sólo mediante relés ubicados en subestaciones adyacentes los cuales actúan como respaldo. 2.1 Protecciones típicas de barrajes En forma general se pueden clasificar en dos grupos: • Protecciones mediante esquema tipo no unidad • Protecciones mediante esquema tipo unidad a) Protecciones mediante esquema tipo no unidad Este grupo incluye: - Los relés de sobrecorriente instalados en las máquinas conectadas a los

barrajes. Debe tenerse en cuenta que si estos relés tienen elemento direccional, dejan de proteger el barraje, pues éstos miran sólo hacia el elemento protegido



- La zona no direccional de los relés de distancia conectados en las líneas de transmisión. En la mayoría de los relés de distancia la última zona de protección en no direccional para proteger los barrajes. Usualmente este tipo de protección actúa como respaldo de una protección primaria de barraje.

b) Protecciones mediante esquemas tipo unidad Este grupo lo constituyen sólo las protecciones diferenciales empleando relés diferenciales de alta impedancia o de sobrecorriente. Este tipo de protección constituye la protección primaria de los barrajes. Esencialmente existen tres sistemas diferenciales de protección diferencial de barrajes. - Sistema diferencial de restricción múltiple En este tipo de esquema la corriente por fase de cada elemento conectado al barraje (línea, transformador, generador, etc) es enviada a través de un transformador de corriente a una bobina de restricción del relé diferencial. Este relé tiene tantas bobinas de restricción como elementos conectados al barraje. La conexión se ilustra en la figura 4.

3P3PG

152 252 352

BARRAJE

Figura 4 Protección diferencial para barrajes con restricción múltiple (se ilustra sólo una fase)



La desventaja de este esquema es la alta posibilidad de saturación que puede presentarse. 3. PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES Los transformadores se protegen principalmente con un relé diferencial de transformador y con las protecciones propias del transformador (Relé buchollz, temperatura de imagen térmica, temperatura de aceite, nivel de aceite del transformador, nivel de aceite del cambiador de derivaciones, válvula de sobrepresión del transformador, válvula de sobrepresión del cambiador de derivaciones, relé de flujo súbito) y en algunos casos con relés de sobrecorriente por AT, BT o en ambos lados. Todas las protecciones actúan sobre un relé de bloqueo (86) el cual queda bloqueado ya que un transformador no se puede reenergizar sin antes hacer las pruebas eléctricas para diagnosticar si el transformador presentó alguna falla. Después de verificar que el transformador se encuentra en buen estado se procede a resetear el relé de bloqueo para reenergizar el transformador. La figura 5 presenta el diagrama unifilar completo de la protección de un transformador.



3P

3P

200/5

400/5

MEDIDA

PROTECCION400/5

PROTECCION

MEDIDA

MVAR

PROTECCION600/5

A TP'S

0-300

3A KWHKVAH MW

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

40 MVA 3Φ 230KV/115KV ∆Y5

94

3

A LINEA 115 KV

400/5

252

MEDIDA

5150

5

5051 N

Y

∆

49

26

8663 873

86

35051

18

152

N5051

944

Figura 5 Protección diferencial de un transformador

clase 11 protecciones

Documents