ADECUACIO-­DE RELES E REFI RIA

INGENIERIA YCOIISTRUCCIDNES ELECTRICAl

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Boliviana de Rcfinacion

E STUD 10 DE COORDINACION Y SELECTMDAD DE

PROTECCIONES

Aguado 139 - B8003JLC BAHIA BLANCA - ARGENTINA

TE: 54-291-454-9801 FAX: 54-291-454-9804

E-Mail : Ingenierla@proasa.com.ar WEB: www.proasa.com.ar

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ADECUACION RELES REFINERIA EBR

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STUDIO DE COORDINACION Y SELECTIVIDAD DE PROTECCIONES

A1It,.

B 27/11 /02 PARA APROBACTON GEM -r A NOY/02 PARA APROBACION GEM "

REV FECBA OBS!£RV ACION REVISOR FIRMA LISTADO DE REVlSIONES

PROYECTO: LMB FIRMA: {;D

nO.TAARCmvO 130DOC20 DOC20RB 11151

I~DlC

1 CONSIDERACIONES GENERALES 4

2. REGULACION DE UNIDADES DE FASE 4

a) CARACTERfsTICAS DE TIEMPO INVERSO 5

b) CARACTERisTICAS DE ACTUACION INSTANTANEA 6

3. REGULACION DE UNIDADES DE TIERRA 7

a) CARACTERISTICAS DE TIEMPO INVERSO 7

b) CARACTERisTICAS DE ACTUACIO INS NTANEA 7

4. PROTECCION DE OTORES 8

5. REGULACION DE PROTECCIONES DE MAXIMA CORRIENTE 13

6. REGULACION DE PROTECCIONES DE FASE 13

b) REGUL DE RELI~S DE MAx.cORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET ~D-'S

c) REGULACION DE REU~S DE MAXIMA CORRIENTE EN SALIDAS

d) REGULACIO DE RELE DE MAXIMA CORRIENTE CONTROLADO POR

f) REGULACION DE RELES DE MAxiMA CORRIENTE EN ENTRADA M T

a) REGUL. DE PROT DE MAX CORRIENTE EN SALIDA B. T. DE SET "0" 13

ALIM. A GUIRNALDA DE SET's C· HASTA H" (CUBICAL 3 Y 18) 16

OLTAJE EN SALIDA RAMAS DE GEN_ A BARRA PR'NCIPAL 80 17

e) REGUL. DE REU~S DE Ax.CORR. EN SAUDA RT. DE SET-B" 2102A 18

DE SET "B" 2102A (CUBICAL 8) 21

g) REGULACION DE PROTECCIONES DE MAxIMA CORRIENTE EN SALIDA

8. T. DE SET "B~ 2102 B 22

h) REGULACION DE REU~S DE MAxIMA CORRIENTE EN ENTRADA

M.T. DE SET "8" 21028 (CUBICAL 13) 25

i) REGULACION DE PROTECCIO ES DE MAxiMA CORRIENTE DE FASE

j) REGULACION DE RELES DE MAxiMA CORRIENTE DE FASE EN

k) REGULACION DE RELES DE MAXIMA CORRIENTE DE FASE EN

EN SALIDA B. T. DE SET "A" 210111 26

ENTRADA M. T. DE SET "N' 21018 (CUBICAL 6) 28

SALIDA B T. DE SET "A' 2101B 29

I) REGULAelON DE RELI~S DE MAxiMA CORRIENTE DE FA8E EN

E TRADA M, T. DE SET "A 2101B 31

m) REGUL DE RELES DE MAx. CORRIENTE EN SALIDA B T DE SET ~r 31

n) REGULACI6N DE RELI~S DE MAxIMA CORRIENTE EN ENTRADA M.T.

DE SET ''I'' (PROTECCIONES EN CUBICAL 5) 33

0) REGUL. DE RELES DE MAx. CORRJENTE EN SAliDA B. T. DE SET "C 34

p) REGUL DE RELES DE MAx CORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET'C 34

q) REGUL DE RELES DE MAx. CORRIENTE EN SALIDA B T DE SET "F 36

r) REGUL. DE RELES DE MAx. CORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET"E 37.

s) REGUl. DE RE ES DE MAx. CORRIENTE EN SALIDA B. T. DE SET "F~ 38

l) REGUL. DE RELES DE MAx. CORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET' F' 38

u) REGUL. DE RELI~S DE MAx. CORRIENTE EN SAUDA B T. DE SET -G" 40

V) REGUL. DE RELES DE MAx. CORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET "G" 40

w) REGUL. DE RELI~S DE MAx. CORRIENTE EN SAliDA B T DE SET ~H" 41

x) REGUL. DE RELI~S DE MAX. CORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET "W 41

y) REGUL. DE RELES DE MAX. CORRIENTE EN SALIDA B T. DE SET K~ 43

z) REGUL. DE RELES DE MAx. CORRIENTE EN ENTRADA M. T. DE SET ' K" 43

aa) REGUL DE RELI~S DE MAx. CORR EN ENTR. M. T DE CU81CAL 16(RES. 44

7 REGULACION DE PROTECCIONES DE TIERRA 45

8. REGULACION DE PROTECCIONES DE MOTORES 62

9. REGUl. DE RELES DE PROTECCION ESPECIFICAS DE GENERADORES 81

10. REFERENCIAS BIBUOGRAFICAS 89

11. ANEXO l ' ESQUEMAS UNIFILARES Y CURVAS DE COOROINACION 90

12. ANEXO 2. CURVAS PROTEcelONES 108

13. ANEXO 3. TABLA RESUMEN DE NUEVaS AJUESTES 151

ESTUDIO DE COORDINACI6N V SELECTIVIDAD DE PROTECCIONES

DEL SISTEMA ELECTRICO DE REFINERiA E.B.R.

CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE RELE. ELECTROMECANICOS

EI disposltlvo de accionamiento de los reles electromecanieos suele ser un disco de rnduceion para lograr las caracteristicas inversas ttpicas de iempo-corriente. Por al principio de operaci6n que utiliza este tipo de reles, son insensibles a las componentes de comente continua (unidireccionales) QUe pueda paseer la comente de faUa y actuan por corriente eficaz. Par otra parte, los tiempos tipicos de actuaei6n los hace entrar en la categoria de reles lentos (0.6 seg a mas dependiendo de los niveles de cortocircuito - Referencia IV), por 10 que de acuerdo a la ubicaci6n en la cadena de coordinaci6n analizada, sera la comente eficaz de falla simetrica transitoria la que debera tenersf: en cuenta para calcuiar su regulaci6n. Au" asi. cuando estamos en posiciones cercanas a un generador y para el iempo de actuaci6n mencionado, la comente de faUa habra disminUido aun mas que el correspondiente al periodo transilorio . De lodas maneras se puede considerar que el valor transitorio se mantiene constante pera e necesario asegurarse de verificar s el valor esta ionario de corriente de falla permite actuar al rete bajo la caracteristica regulada. Bajo la suposicion de despreciar el decaimiento de la corriente, e tamos omitiendo eventuales ratardos en la operacion pues el rele puede actuar mas lenlo ya que la corriente de Falla en el instante de ae uaci6n sera menor que la que se supuso en el calc-ulo de la regulacion. Por ello dicha suposici6n puede adoptarse euando es pequena la canbdad de reles en serie para coordlnar (tal el casa de Refineria EBR , pues de otra manera el error acumulauvo en el tjempo de

operacion puede ser apreciable. Las unidade instantaneas de este tipo de reles suelen ser de atraccion de armadura. 10 que hace que en este caso no sean inmunes a la componente de corriente continua y por otra parte actuaran rapidamenle (en el orden de medlo cicio de 50 Hz). Por ello para su regulaci6n es necesario ener en cuenta la comente de p co de cortocircuito en el perfOdo subtransitorio de la falla considerada.

CONDICIONES A TENER EN CUENTA PARA LA REGULACION DE UNJDADES DE FASE

CARACTERiSTICAS DE TlEMPO INVERSO

Por las caracteristicas de una planta industrial tlpO refineria. las cargas allmentadas son en general motores electricos. Analizando los circuitos de ahmentacion de esle lipa de planta y debido a la gran cantidad de motores existentes, no existe un alimentador por cada motor, smo Que de acuerdo al lay-out de la planta. pueden existir distmtos alimentadores perc que a su vez allmentan varios motores electriCOS a la vez.

, '. LSTO'I

Debido a la distancia que existe entre los diferentes puntos de operacion de la planta, la distribucion de energia se realiza en media tension (3 3 Kv) y luego se transforma a baja tension

(0,38 Kv) a pie de cargas de barra

Esto hace que los reles de maxima comente en media tension tengan como funclon principal proteger de sobrecargas y cortoclrcuitos el transformador de la SET y que actuen como respaldo

de la protecci6n de los motores en el sector de baia tension. correctamente coordinados can los reles ublcados aguas abajo.

En general. los rele::; de ma ima comente de caracteristlcas de tiempo inverso sirven para acluar como proteccion contra cortocircUitos y no son utiles como proteccion contra sobrecargas de motore5, al menos cuando estos son de arranque d'recto, Esto se deOe a que para perrnitrr el arranque directo normal de un motor es necesario calibrar a la proteccion par sobre la

caraclerl tica de arranque Un lIempo de arranque tiplCO para nlmores con cargas normales (no

de gran inercia) es del orden de los 10 seg y se puede considerar que durante todo este Uempo

se c:.onserva la coniente de arranque (6 a 8 veces veces la c rnente nominal) par 10 que debe contarse que el rele demore su actuacion por 10 menos 10 segundos can una cemente de hasta 8

veces la nominal del motor. Para lograr esto es necesario selecclonar una corriente y un 'a tal que para las caracteris 'cas de los reles e lempo inverso no es posible lograr proteccion contra sobrecargas, Esta ultima proteccion puede tmplementarse con un rele que replique la sobrecarga termlC8

admisible del motor (curva de calentamlento) a bien mediante un rele de largo tiempo irwerso (long time relay) , el cual tlende a sobreproteger al motor de calentamientos pera se adapta bastante bien a caracteristlcas tipicas de calentamienlo de motores

Otra consideraci6n importante a tener en cuenla en esta planta Industrial es que r.omo ya SE' dijo.

los rale de prolecclon estim sobre el ahmentador principal a un grupo de motores 10 que

condlciona la corriente de regulacion nominal del rele como minima a aquella correspondiente a la de maxima carga permanente esperada, 0 a la de maxima corriente de arranque de algun motor

allmentado (de las dos la mayor).

Lo crlterios basicos para la regulacion son 10<'; siguientes:

1) Considerar los motores principales conectados al alimentador anahzado, De ellos

determinar cual es el que impone condiCiones mas severas para el arranque, Se supone que el arranque de los motores alimentados se realiza de a uno par vez

2) Conslderar el ran go de vanacion del valor eftcaz de ia cornente de cortocircuilo trifasico y bifasice del periodo transitano Para ella es necesario lener en cuenta las dlstintas

conftguraClones de operacion, 10 que nos dara luego del estudlo de cortoclrcuito la corriente maxima y minima de falla en el punta en cuestion,

3) Para las unidades de fase el valar recomendado de seteo (pick-up) es del orden de

veces la camente nominal del atimentador, verificando que la curva eJegida Ie de tiempo a

arrancar al motor de arranque mas severo, es decir a demorar el dlsparo par encima del

tiempo de arranque del motor, donde la corriente suele ser de vanas veces la nominal en el caso de arranques directos

4) 81 es posible, elegir la corrientes de regulacion de los taps infenores con los diales superiores para aprovechar la rapida caida en el tiempo de actuacion debido a I mayor

pendiente de las curvas que com~sponden a esos valores de regulacion 5) En el caso que existan fusibles 0 proteccion de imagen termica de motor, la proteccion

contra cortOcircuito no debe sola parse con aquella al menos para la minima comente de cortocircuito esperada.

6) EI margen de llempo para coordmar reles en cadena que cum plan las mismas funciones de proteccion se adopta como minima en 0,4 segundos para los reles eJectromecanicos.

Este margen de tiempo se lerifica para la maxima cornente de faUa esperada, pues ~i se verifies para elia, la coordinacion se mantendra para las corrientes de falla inferiores.

CARACTER;STlCAS DE ACTUACION INSTANTANEA

En el caso de fallas muy severas (altas corrientes de cortoelrculto) se recomienda el usa de las unidades Inslantaneas para lograr eliminar la falla 10 mas rapidamente posibte.

Los cnterios Msicos para la regula cion son los siguientes'

1) Tener en cuenta las corrientes asimetricas de mila trlfasica y bifasica del perfodo subtransitono, debido a la raplda actuacion de las unidades

2) Se recomienda no setear la unidad instantanea a menos del 700 DA de la corriente de plena

carga y para cuando sea necesario las normas aceptan un I an90 entre 8 y 11 veces la

corriente nominal del af entador De ahi en mas las unidades instantimeas de los reles ublcados aguas arrrba se regularim con.los valores de corriente de cortocirculto maXlmas

correspondlen es a falJas en el punto en donde e ta ubicado el reJe inmediato de aguas abalo De esta manera nos aseguramos que hasta la falla mas severa en un punta determinado sera e/lminada en instantaneo solo p~r el rele corree 0 y no se produciran actuaciones multiples de otros reles ublcados aguas arriba

3) La condidon anterior permite deducir que no siempre es conveniente habili ar las unidades

Ins antaneas de todos los reles de la cadena a coordinar. Esa situacion dependera de que e s an verdaderas dlferencias entre las corrientes de falla maximas entre los puntos de ublcaclon de los reles. Para que esto se produzca deben existir alimentadores de

apreciable longitud 0 transformadores intercaJados en la cadena de coordinacion.

4) Debe enerse en cuenta la corriente asimetrica de aporte del motor cuando se produce una falla extema a 13/. En ese caso la inercia de la masa rotante del motor hace que exista un aporte de comente desde el motor hacia la falla Esto puede provocar actuaciones erroneas si no se regula correctamente la unidad Instantanea.

1I0.JA Ii 151

CONDICIONES A TENER EN CUENTA PARA LA REGULAe/ON DE UNIDADES DE TIERRA

CARACTERJSTICAS DE TIEMPO INVERSO

Basicamente la liIosofia de regulacion de las unidades de tierra es la misma que las de las

unidades de fase. Los valores de regulacion siempre son inferiores a Ins de las unidades de fase pues en

condiciones normales de operacion las cornentes son equilibradas y no circulan corrienEes par los

neutros del sistema Es im rtante tener en cuenta que en el caso de las unidades de tierra, cada vez que existe un

transformador triangulo estrella. la coordinacion puede volver e a comenzar, ignorandt) los

tiempos acurnulados par 10 reles de berra ubicados aguas abaJo del transforrnador. Esle 5e d be

a Que los transforrnadores estrella-triangulo son ftltros naturales de la cornponente de corriente homo polar de falla.

Los criterios basfcos para la regulaclon son los siguientes:

1) Considerar ef rango de variacion del valor eficaz de la eorriente de cortocircuilo rnollofasico a tierra del periodo tran5itorio Para ella es nee sario tener en cuenta las dlstin as configuraciones de operacion. 10 que nos dara luego del estudio de cartoelreuito la

corriente maxima y minima de talla en el punta en cuestion 2) Se recomlenda una cor ienle de regulaclon del orden del 20 % de la de plena carga del

allmenlador e bien del 10 % de la comente maxima de falla a tIerra . De estes valores el

que arroje el valor mas pequeno.

3) SI es poslble, eleglr la corrientes de regulacion de los taps infenores can los dlales supenores, para aprovechar la raplda carda en el tlempo de actuacion debldo a la mayor

pendiente de las curvas que corresponden a esos valores de regulacion .

4) El margen de tiempo para eoordlnar reles en cadena que cumplan las mismas funciones de proteccion se adopta como minima en 0,4 segundos para los reles electromecanlcos.

Este margen de tlemlJO se veri fica para la maxima corriente de falJa esperada, pues si se verifica para ella, la coordinacion se mantendra para las corrientes de falla infenores.

CARACTERiSTICAS DE ACTUACION INSTANTANEA

La funcion y la filosofia de regulacion es la mlsma que para las unidades de fase.

Los criterias baslcos para la regulacion son los siguientes;

,.\RCIII\ 0 D()C20JUJ

1) Se recomienda setearla en un range comprendldo entre el 2,5 a 10 veres la corriente

nom'nal del alimenlador

2) De ahi en mas las unidades inslantaneas de los reles ubicados aguas arriba se regularim

con los valores de corriente de cortoclrcuito monofaslco maximas correspandlentes al

punto en donde esta ubicado el rele inmediato de aguas abajo De esla manera nos

aseguramas que hasta la falla mas severa en un punto determmado sera elimlnada en

Instantaneo solo por el rele correcto y no se produciran actuaclones mull/pies de atros

reles ubicados aguas arriba.

3) La condicion anterior permite deducir que no &iempre es conveniente habilitar las unidades

instantaneas de todos los reles de la cadena a coordinar. Esa situaclon dependera de que

existan verdadera' dlferencla entre las cornentes de falla monofaslca maximas entre los

puntos de ubicacion de los reles Para que esto se produzca deben existir alimentadores

de apreciable longilud,

4) Oebe tenerse en cuenla la corrien e aSimetnca de aporte del motor cuando se produce una falla extema a e1. En ese caso la inerC1B de la masa rotante del motor hace que exista un

aporte de corriente desde el motor hacia la falle. Esto puede provocar actuaciones

err6neas si no 5e reguJa correclamente la unidad instant{mea.

CONSIDERACIONES GENERALES DE PROTECC/ON DE MOTORES

Las condiciones para las cuales se reqUiere proteccion de motares se dlviden en dos ca egarlas:

1) Condiciones impuestas par la red ex ema' estas Jncluyen desbalance de voltaje de alimentacion, ba,io voltaJe. arranque en simple fase, secuencia de arranque de fase

inversa. 2) Fallas intemas~ fallas de rodamientos, fallas Inlernas como fallas a tierra y saorecargas.

La proleccion aplicada a cada maquina particular depende de su tamano y de la naturaleza de la

carga que esta c.onectada a ella Pero de todas maneras por 10 menos debe proveerse proteccion

contra sobrecargas y desbalances de voltaje.

Fa/las de rodamientos

Hay d05 tipos de rodamjento que pueden ser consideradas:

1) EI bollllero anil-friccion, usados en matores hasta 500 HP

2) EI cojinete lubricado, usado sobre grandes motores.

La fatlas de- los bohUeros anti-friecian, se produce muy rapidamente, per 10 que hay muy poca chance de anticiparse a la falla para evitar el dana al motor. Par 10 tanto es eseneial Que el rele de protecdon desconecte al motor 10 antes posible para evitar dana a los arrollamientos. EI efeeto de que un cojlnete esta por fallar y Magarrarse" puede detectars epor emdio de un

dispositiv~ alojado en el rodamiento. puesto que la temperatura aumenta si falla el sistema de

lubricacion. Se acepta que bajo la perdida del aceite de lubricacion. el cojlnete se "agarraft en uno 0 dos minutas. causando que se funda et metal "blanco" (fusible del cojinete) EI incremento de la corriente del motor deberia estar en el orden del 10 al 20 %. par 10 que si existe un rele de sobrecarga termica adecuadamente elegldo para el motor. el no puede brindar proteccion por 51 mismo a los cojinetes pera operara 10 suficientemente rapido para prateger al motor de danos mayores.

Calenlamiento de aITol/amientos del motor

La mayo ria de las fallas de arrollamientos son causadas indirecta 0 dlrectamente por sabrecargas

(prolongadas a ciclicas) , operacion con voltajes desbalanceados a con falta de fase los cuales conlribuyen para que una falla electnca se produzca en el bobinado.

Protecci6n de sobrecarga

La amplia dlversidad de tipos y disefios de motores hacen casi imposible cubnr todas las clases y rangos de motores cor una curva caracterlstlGa.

Se puede hacer una gran division entre dos tipicas aplicaciones de motores. a saber:

1) Motores usados sabre cargas fluctuantes . donde la perdida del mismo pude detener un proceso. En ese caso convlene dejar funclonar la motor tanto como sea posible. es decir setear al rele con corrientes mas altas.

2) Motores conectados a cargas estacionan8s, donde estos pueden ser sacados de servlclo

mas rapidamente

De todas maneras en general no se conoGe loda la informacion para regular el rele de prateccion. por 10 Que los reles se diseiian para las curvas tipJcas de calentamiento de la mayoria de los

motores. Debe ser tornado en cuenta cuidadosamente que el tiempo de operacion del rele permita

el arranque normal del motor.

Corrientes de arranque y rotor bloqueado de un motor

Se adopta en general que la corriente de arranque direeta de un motor puede ser de 7 a B veces su corriente nominal y que su valor se mantiene practicamente constante hasta que la maquina alcanza su velocidad nominal de funcionamiento. Esto puede durar hasta 10 segundos. Estos valores habra que tomarlas en cuenta para determinar el setea de la prateceion de sobrecarga En d case de bloqueo del rotor (par eJemplo por un excese de carga), al motor manejare una corriente equivalente a la de rotor bloqueado. par 10 Que e-s deseable desconectar 18 maquina 10

mas rapidamente posibJe. No es posibJe distinguir la condlcion de rotor bloqueado a una condicion de arranque lento. La vnlca manera de salvar el problema as desconectar al motor si la sobre~orriente circulante esia presente par un iempo mayor al de arranque normal del motor. La mayor parte de los motores tienen un liempo de arranque de 10 segundos, mientras que el tiempo permisible de rotor bloqueado es de 20 segundos De este modo se puede discrimlnar facllmente entre una y otra condlclon La mayoria de las veces que se bloquea un rotor es debida a la perdida de una fase. Esto puede causal" caJentamientos y dafios excesivos en el rotor, por 10 Que se recomienda desconectar la maquina 10 mas rapldamenle posible

Opera cion de motores de induccion trifasicos COil voltajes de:;;balanceados

En primera Instancia pareceria que el voltaJe desbalanceado dentro de una inslalaclon normal no afectaria en extrema al motor, peru debe recordarse que no es el yoltaje en 51 que afeda sino la componente de secuencia negativa de la corriente desbalanceada que resul a a partir del desbalance de voltaje. La condicion de perdlda de una fase como caso de vollaJe desoalanceado pareee ser el mas severo caso de desbalance. En la mayoria de los casas practicos es asl, pero no necesariamente siempre. Para los motores tipicos puede deducirse que la relaci6n entre la impedancia de secuencia positiva a rotor bloqueado y la negativa a velocldad nominal, es eqUlvalente a la relacion entre la corriente de arranque a la corriente nominal­

Z1 (s= )/Z2(s=0) = larranque/lnominal

5e liene entonees. Que para un motor donde la larranQue es igual a 6 veces la nominal, para un desbalance del 5 % en el YOllaje, la comente de secuencia negatlva as 30 % de la componente del de secuencia positiva, lIegando a ser superior a esla en el caso de un desbalance del 17 % en la tension.

Perdida de rendimiento de /a maquina debido a corrientes desbalanceadas

.. ALSTO\.I REVIMO, 1J1Il)()UtJ 8

La componente de secuencia negativa de la comente no contnbuye a proveer torque utll en el motor; en efecto ella produce un pequeno torque negativo. Este torque suele ser infenor que el 0.5

% del de plena carga, para un desbalance de voltaje del 10 %. por to que puede ser despreciado. B principal efecto de Ja corriente de secuencia negativa es incrementar las perdidas en el motor. pnncipalmeote las perdidas en aJ hierro, dlsminuyendo la potencia de salida disponibJe de la

maquina por sobrecalentamiento, s· aste qUiere ser evitado. La reducci6n deja pOlencia de salida puede ser apreciable y depende de la corriente de arranque

del motor.

Protecdon de estator

Cualquier rell:,: usado para proteger los arrollamlenlos del estator contra conienles desbalanceadas deberia tener una caracteristica de operacion la cual pueda ser ublcada sobre la curva de perdidas promedlo en el cobre para pequenos grados de desbalanees de tenSIon De esta manera habra suficiente tiempo para que los arrollamientos de la maquina alcancen la

temperatura de equilibrio admi Ida, antes de que eXiS!B un sobrecalentamlento exeesivo en una tase.

Proteccion de rotol

La frecuencia de las corrientes de secuencia negatlva as Igual a (2-S) vece la frecuencia nominal. Como la resistencia del rotor es Incrementada por eJ efecto skin. el calenamiento producido por una unidad de corriente de secuencia negativa es mas grande que et producldo por una unidad de carriente de seeuencia posltlva Cualquier rele de sobrecarga usado para proteger un motor debe tamar en cuenta esla sltuacion. para decidlr eorrectamente que carga del motor puede

permanecer para un determinado grado de desbalance de voltaje si producir sobrecalpntamiento.

Fal/as eJectricas en los arrollamientos deJ estator

Fal/as a tierra

FaUas que oeurren dentm de los arrollarTJientos del motor son fallas a tierra causadas por ruplura

de aislacion. Esle tlPO de falla puede ser racilmente deteclada par medlo de un Simple rele de sabrecorriente instantaneo coneclado en conexion residual de los transformadores de comente. Debe tomarse atencion para que el rele no aciue por la deslgual saturacion de los Tis wando se

produce el arranque diree 0 del motor. La corriente de pica puede ser Ian alta como 2,5 veces el

valor eficaz de estado estaclonario (corriente nominal del motor) en caso que los T! s esten igualmente cargados en sus fases, perc si no es asi conviene regular al rele a 5 veces la comenta

nominal del motor.

Fallas entre fases

Como normal mente existe mayor aislacion enire arrollamientos de fases, las fallas de este tlpo

son muy raras_ Par otra parte, como los arrollamientos estiln encerrados entre metal, un falla ente fases normal mente deriva en una falla fase a tierra, Ja cual dispara el dispositivo Instantaneo descripto antes. Se recomienda una regulacion correspondiente a 1,6 veces la corriente de arranque simetrica (sin

considerar la componente aperi6dlca). Teniendo en cuenta la resistencia de falla y los distintos tipos de faUas entre fases que se pueden presentar se recomie da que la regulacion del rele no sea superior a 1/3 de la corriente que contribuye al red a un cortocircuito trifasico en los barnes del motor.

Si se denomina 13f a Ja corriente de ctocto trifasico aportada par la red en barnes del motor e lea a la corriente inicial de arranque simetnca. se debe cumplir que:

13fJlca >= 5

Para que se pueda aplicar la proteccion de maxima corriente instanlanea entre fases

Proleccion contra baja tension

La proteccion conlra baJa tension puede evitar los siguientes inconvenrentes:

1) Rlesgo que puede ocasionar a la carga 0 a las inSlalaciones y a las personas un rearranque automatico del motor luego que se resti uye la tension a continuacion de una baja de la mlsma a de un corte de energfa.

2) Excesiva comente tomada de la red par el motor y caidas de tension asociadas como consecuencia del ~inrush que sigue a las baJas de tension de corta duracion produCidas par fallas en la red.

3) Excesiva corriente tomada a la red 0 retardo en alcanzar la velocidad nominal durante el arranque si la tension es anormalmente baja.

Si bien las condiciones de 2) y 3) son prevenidas par la accion de rele contra sobrecargas, es recomendable que los motores sean desconectados cuando las caidas de lension severas persistan par mas de algunos segundas.

Como cuando se producen fallas externas al motor, la tension de la red puede caer. el criterio de regulaclen adoptado es el Que evita el desenganche del motor antes de que los reles de proteccion de la red lengan la oportumdad de eliminar la falia produclda.

HOJA T2J{jJ

EBR

REGULAC/ON DE PROTEce/ONES DE MAxIMA CORR/ENTE

A continuacion se presentan los calculos de las regulaciones de las protecciones de maXIma

corriente de fase y de trerra de la to alldad de los reles y dlspositivos de proteccion presentes en el

sistema e ectrico de REFINERIA EBR. Los criterios aphcados para determinar los valores de regulacion ya fueron descriptos.

De acuerdo al lay-out del sistema electriCO y de protecciones y a los resultados obtenidos del estudio de cortocircuito. la regulacion se comenz6 por la cadena mas larga de protecciones de

maxima comente de fase puestas en sene. Este caso corresponde a la alimentacion de la SET "Ow.

De ah{ en mas se fueron regulando los dlferentes ramales hasta completar la totahdad de las protecciones.

Por tratarse de regulaciones que se reahzan en forma independlente. plil11ero se presentan las correspondientes a las protecciones de fase y luego las correspondlentes a las protecclones de

tierra

REGULAC/ON DE PROTECCJONES DE FASE

REGULAe/ON DE PROTEGG/ONES DE MAXIMA GORRJENTE EN SALIDA B T. DE SET '0"

En el caso de la SET O~, en la parte de baja tension tenemos 3 motores principales y varios

motores mas pequeiios alimentados. Como no se conoce exactamente cual es la carga maxima del alimentador se supone esta igual a la corrienta- nomInal prima ria del TI (400 A) EI cnterio adoptado para la regulacion de las protecclones de maxima corriente es considerar que

el rele proteja contra cortocircui 0 al ahmentador y los motores. pero venficando que el valor de

regulacion permlta el arranque direeto del motor de mayor comente de arranque. El esquema de proteccion usado para la salida de baja tension del transformador de la SET; D

son dos reles CO-9 de Westinghouse de caracteristica muy inversa que esta aplicado a dos fases cuenan con unidad instantanea.

Regulacl(jn de las protecciones de tase

Temponzado

En este caso, de acuerdo a las caracteristlcas uplcas adoptadas para los motores (ver Tabla 1 de datos caracteristicos de motores pnncipales) los motares de 125 HP tienen una corriente nominal

de 183 A. con una corriente de arranque dlrecto de 8.1 veces la nominal.

Para el arranque se tlene:

larranque = 8.1 x 183 =1482 Apnrn

Can el TI de 400/5 A. se tiene;

larranque = 1482180 == 18.52 Asee.

Para permitir el arranque dlrecto normal del motor de 125 HP. es necesario regular una corriente y

un dial tal que para el valor de larranque no actUe el (ele. Se toma el valor de larranque igual a 18

A, por 10 que para un valor de corriente igual a 8 A Y un dial de 9 se superan los 10 seg minimos

necesarios para un arranque dlrecto.

Esta comente de regulaclon corresponde a 640 A primarios es decir que esta par sobre la

t:orrienLe nominal primaria del TI del aljmentador.

Par a ra parte la minima corrien e de falla esperada es de 3 04 KA primarios, valor que supera al

de arranque

Por 10 tanto la corriente de regulacion se elige igual a 8 A y el dial en 9.

fnstantaneo

Para el instantaneo ~ e bene e cuenta Ie corriente aportada par 10 mota es principales en caso de faUa externa que es de 4.25 KA. IIer Tabla 6 de Resumen de corrientes de talta).

La corriente de plena carga del alimentador contando solamente los 3 mota res principales es de

315 A. par 10 tanto 5i regulamos a 10 veces la corriente de plena carga del ahmentador. es decir

3150 A primarios. resulta un valor interior al aportado por los motores en el cortocircuito.

Por 10 tanto el valor a regular deberia ser 4250/80 = 53 A secundarios.

Se adopta 50 A.

Caracterisiicas de} Rele:

Tipo: I> C09H 1116N Rango de regulacion: 4 0 a 12.0 A

Rango de regulacion Instantaneo: 40-160 A

Rango de regulacion del dlal _0 5 a 1

UNIDADES DE FASE

TEMPORIZADO INSTANTANEO

Regul. Anterior Regul. Nueva Antes Nueva Ipick-up Dial Ipick-up Dial I [AJ. I [A1.

FASEA 6 8 8 9 FASE A 40 50 FASEB 6 8 8 9 FASEB 40 50