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8/18/2019 Tema_1_Introduccion a Las Protecciones
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INTRODUCCION A LAS
PROTECCIONES
Ing. Juvenal Manzaneda
Cochabamba - Bolivia
Tema 1
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GENERALIDADES
LA INDUSTRIA ELECTRICA
INDICE
PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOS
FALLAS ELECTRICAS
CONSECUENCIAS DE LAS FALLAS
ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE PROTECCION
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1.- GENERALIDADES
CONSUMO DE ELECTRICIDAD = GRADO DE DESARROLLO
La ENERGÍA ELÉCTRICA, es un elemento clave dentro de la sociedad y uno de losprincipales motores que mueve la económica y bienestar. Registra un crecimientosostenido, en los últimos tiempos.
Surge la necesidad de desarrollar e implementar tecnologías y sistemas de vida ytrabajo que ahorren energía, a objeto de alcanzar un auténtico desarrollo sostenible.
La electricidad tiene muchos beneficios, pero también muchos riesgos asociados, tantoque puede acabar en pocos minutos con todos los bienes, sin mencionar el peligroinminente que las personas.
El problema de la Protección de los Sistemas Eléctricos, ha venido adquiriendo cada vezmayor importancia ante el crecimiento acelerado de las redes eléctricas y la exigenciade un suministro de energía a los consumidores finales, con una calidad de serviciocada vez mayor.
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1.- GENERALIDADES
BALANCE ENERGETICO
Petroleo36%
GasNatural
24%Hidroenergia2%
Carbonmineral
17%
Energiarenovable
15%
EnergiaNuclear
6%
Unión Europea (UE)
Petroleo43%
Gas Natural26 %
Biomasa15%
Hidro energia9 %
Carbonmineral
5%
Renovable 0,6%
Nuclear 1,0%
Geotermica 0,4%
Otros2%
América LatinaEl Caribe
Existe una dependencia de los combustibles fósiles (causantes de la emisión de
gases de efecto invernadero). Existe un gran potencial e interés en las energíasrenovables, pero aún queda mucho por aplicar.
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1.- GENERALIDADES
BALANCE ENERGETICO - BOLIVIA
Gas Natural80%
Petroleo,condensado y
gasolinanatural14%
Biomasa5% Hidroenergia
1%
FUENTE PRIMARIA Kbep
Gas natural 111.891,97
Petroleo condensadoy gasolina natural
18.875,43
Biomasa 6.925,20Hidroenergia 1.604,50
TOTAL 139.297,10Kbep = Miles de barriles equivalentes de petroleo
EXPORTACION 2012Energía primaria 89.885,53 Kbep
Gas natural 87.361,23 KbepCrudo reconstituido 2.524,30 Kbep
IMPORTACION 2012Energía secundaria 7.303,09 Kbep
Diesel Oil 5.625,64 KbepOtros derivados 1.677,45 KBEP
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1.- GENERALIDADES
CONSUMO DE ENERGIA - BOLIVIA
Transporte41 %
Industria27 %
Residencial18 %
Agrop. Pes.Min
11 %
Comercial3 % SECTOR Kbep
Transporte 16.293,03
Industria 10.472,17
Residencial 7.090,02 Agropecuaria, Pesca , Minería 4.449,18
Comercial 1.206,97
TOTAL 39.511,37Kbep = Miles de barriles equivalentes de petróleo
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1.- GENERALIDADES
CONSUMO POR FUENTES DE ENERGIA - BOLIVIA
SECTOR Kbep
Diesel Oil 9.743,8
Gas Natural 8.806,5
Gasolina Especial 6.619,1
Biomasa 6.185,6
Electricidad 4.097,9
GLP 3.035,2
Jet Oil 921,5
Kerosene 45,3Gasolina de Aviación 37,1
Gasolina Premium 19,4
TOTAL 39.511,4Kbep = Miles de barriles equivalentes de petróleo
Diesel Oil25 %
Gas Natural22 %
GasolinaEspecial
17 %
Biomasa16 %
Electricidad10 %
GLP7,4 %
Jet Oil2.3 %
Kerosene0.13 %
Gasolina de Aviacion0.10 %
Gasolina Premium0.07 %
Otros0.3 %
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1.- GENERALIDADES
CONSUMO DE ELECTRICIDAD - BOLIVIA
SECTOR Kbep MWh
Residencial 1.516,3 1.790.025,8Industria 1.109,1 2.447.288,6
Comercial 920,8 1.486.055,5
Otro 551,7 890.380,9
TOTAL 4.097,9 6.613.750,8Kbep = Miles de barriles equivalentes de petróleo1 GWh = 0,6196 Kbep
Industria27 %
Residencial37 %
Comercial22 %
Otro
14 %
Entre las diferentes FUENTES de energía, la electricidad representa un 10% (4,097.9Kbep). De acuerdo al balance energético, se tiene la siguiente demanda registrada en laGestión 2013, distribuida por sectores.
Sistema interconectado nacional (SIN) = 94%
Sistemas Aislados = 6%
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1.- GENERALIDADES
CONSUMO DE ELECTRICIDAD – SIN - 2013
CATEGORIA CONSUM. MWh
Residencial 1.642.727 2.350.761,5
General 188.331 1.146.025,7
Industrial 14.326 1.628.728,5
Minería 74 134.212,5 Alum. Público 1.014 285.123,0
Otros 3.436 189.473,9
Residencial 1.642.727 2.350.761,5
TOTAL 1.849.908 5.734.325,0Kbep = Miles de barriles equivalentes de petróleo1 GWh = 0,6196 Kbep
Residencial41 %
General20 %
Industrial28 %
Mineria2.5 %
A. Publico5 %
Otros3.5 %
Hidroeléctrica = 7.311,1 GWh 33,22%
Termoeléctrica = 14.692,8 GWh 66,76%
Eólica = 4,9 GWh 0,02%
GENERACION02/abril/2014
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2.- LA INDUSTRIA ELECTRICA
TRANSMISIÓNGENERACIÓNHIDROELÉCTRICA
GENERACIÓNTERMOELÉCTRICA
OFERTA (opciones)
GRANDESCONSUMIDORES
(Libres)
DISTRIBUCIÓN
(ConsumidoresRegulados)
DEMANDA (categorías)
AGENTES DEL MERCADO
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Clientes BTClientes MT
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2.- LA INDUSTRIA ELECTRICA
Clientes AT
AT
COMPRADE
ENERGIA
MT BT
Las operaciones de compra y venta de energía eléctrica, se realizan en elMercado Eléctrico Mayorista (MEM), administrado por el Comité Nacionalde Despacho de Carga (CNDC), que es la resposable de: Planificar la operación integrada del SIN Realizar el despacho de carga en tiempo real y a costo mínimo Determinar las transacciones económicas, entres Agentes
DISTRIBUCION
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3.- PROTECCION DE SISTEMAS
ELECTRICOS
Objetivos generales
PROTEGER de manera efectiva a las personas y los equipos REDUCIR la influencia de las fallas sobre las líneas y demás instalaciones CUBRIR de manera permanente el Sistema de Potencia (tiempo de vigilancia 100%) DETECTAR condiciones de falla, monitoreando continuamente las variables del
sistema de potencia (I, V, P, f, Z)
Sistema de PotenciaI, V, P, f, Z
INTERRUPTOR
AISLAMIENTO de la secciónfallada
RELEVADOR
Transformadoresde corriente (CT’s)
Transformadoresde potencial (PT’s)
Función principal - Causar la pronta remoción delservicio, cuando algún elemento del sistema sufre uncortocircuito o cuando opera de manera anormal.
Función secundaria - Proveer indicación del tipo defalla y su localización.
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3.- PROTECCION DE SISTEMAS
ELECTRICOS
Funciones de un sistema de protección
Aislar las fallas permanentes Minimizar el número de salidas y de fallas permanentes Minimizar el tiempo de localización de las fallas Prevenir daños en equipos Minimizar la probabilidad de rotura de conductores Minimizar las probabilidades de falla disruptiva Minimizar los riesgos
Tiempo total de despeje:
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4.- FALLAS ELECTRICAS
El análisis de fallas de los Sistemas Eléctricos de Potencia, se enmarcan en un
problema mas amplio denominado CALCULO DE CONDICIONES ANORMALES
Perturbaciones
Sobrecargas moderadasCargas asimétricasOscilaciones pequeñas
No tienen efectos graves, si seproducen en periodos cortos
Operacionesanormales
Errores de operación Errores en ajuste de
protecciones
Puede provocar interrupcionesde servicio
Fallas
Fases abiertas Cortocircuitos (monofásico,
bifásico, trifásico)
Grave – Rápida necesidad dedesconexión
Fase abiertas ≈ Calentamiento Cortocircuitos ≈ Corrienteselevadas, esfuerzos mecánicos
Motivos para su estudio – DIMENSIONAMIENTO(Interruptores – Reconectadores – Fusibles – Ajuste
de relés de protección – equipos en general)
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4.- FALLAS ELECTRICAS
FRECUENCIA DE FALLA Monofásicos: 85% Bifásico entre dos fases: 8% Bifásicos a tierra: 5 %
Trifásicos (entres 3 fases): 2%TIPOS DE FALLA Simétricas: Trifásica Asimétricas: Monofásicas y Trifásicas
CAUSA DE CORTOCIRCUITOS
Porcentaje(%)
Razon/Motivo Ejemplo
70 - 80 Atmosfericas ymedio ambiente
Rayos - tempestades – neblina, hielo, nieve, salinidad,deslizamientos, etc
7 - 15 Mecanicas Rotura de conductores, aisladores, golpes, caidas
8 – 10 Electricas Aislantes y aisladores envejecidos
INVERSION vs SEGURIDAD DE SERVICIO
SITIO DE LA FALLA Líneas de transmisión: 50% Cables: 10% Equipo de interrupción: 15 %
Transformadores: 12% Trasnsf. de med/protec 2% Equipo de control: 3% Otros 8%
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5.- CONSECUENCIAS DE LAS
FALLAS
Calentamiento excesivo (debido a las corrientes de cortocircuito y fusión de elementos) Destrucción de disyuntores Destrucción de devanados (ocasionado por fuerzas mecánicas elevadas) Caídas de tensión elevadas Perturbaciones (en los circuitos de telecomunicaciones y otras redes eléctricas).
TRANSITORIOS: Impulsivos – Oscilatorios
INTERRUPCIONES: Instantánea – Momentánea – Temporal – Sostenida BAJADA DE TENSION (Corta duración) - SUBTENSION (Larga duración)
AUMENTO DE TENSION - SOBRETENSION
DISTORSION DE LA FORMA DE ONDA: Armónicos - Corte intermitente - Ruido
FLUCTUACION DE TENSION: Cambios aleatorios de tensión (95 a 105 % Vnom)
VARIACIONES DE FRECUENCIA: Poco comun en sistemas estables (interconectados)
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6.- ESTRUCTURA DE UN SISTEMA
DE PROTECCION
PROTECCION PRINCIPAL (o primaria)Tiene la responsabilidad de despejar la falla en primera instancia y están definidas paradesconectar el mínimo número de elementos necesarios para aislar la falla. El sistema
eléctrico se divide en ZONAS de protección.
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6.- ESTRUCTURA DE UN SISTEMA
DE PROTECCION
PROTECCION DE RESPALDOSe emplea solo para protección de cortocircuito y tienen la responsabilidad de despejar lafalla, en segunda instancia, vale decir que deben operar en el caso de falla de las
protecciones primarias. Se trata de sistema duplicado.
En ambos casos, la protección principal y la de respaldo detectan la falla simultáneamente,pero la operación de la protección de respaldo es retardada para asegurar que la protecciónprincipal despeje la falla, en primera instancia (si es posible)
INFORMACION NECESARIA
Configuración del sistema eléctrico
Sistema de protección existente y sus dificultades
Procedimientos y prácticas de operación existentes y expansiones futuras
Grado de protección requerido
Estudio de fallas
Carga máxima, relaciones de los transformadores de corrientes
Localización, conexiones y relaciones de los transformadores de potencial
Impedancia de las líneas, transformadores, reactores, capacitores y demás equipos
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6.- ESTRUCTURA DE UN SISTEMA
DE PROTECCION
NORMAS OPERATIVAS (NO) N.O. N° 04 – Operación en Tiempo Real
N.O. N° 05 – Programación y coordinación de mantenimientos
N.O. N° 06 – Restitución del Sistema
N.O. N° 17 – Protecciones – Criterios de coordinación
N.O. N° 20 – Habilitación de Agentes para operar en MEM
N.O. N
°
23 – Temperatura máxima estimada N.O. N° 29 – Declaración Semestral de Agentes
Objetivo
Base legal (Ley N°1604 de electricidad y sus reglamentos)
Condiciones generales
Filosofía de protección
Coordinación y seguimiento de las protecciones
Vigencia (luego de su aprobación de la AE)
Modificaciones (propuesta por el CNDC y aprobada por la AE
ANEXO 1 – Criterios generales de coordinación
ANEXO 2 – Formularios de ajuste de protecciones (13 formularios)
N.O. N° 17
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GRACIAS
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