evaluaciÓn de la operaciÓn del Área de concentrado...

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UNIVERSIDADDELBÍO–BÍOFACULTADDEINGENIERÍA

EVALUACIÓNDELAOPERACIÓNDELÁREADECONCENTRADODEPLANTAINDUSTRIALMINERANORTE

GRANDE

AUTORES: RODOLFOESTEBANAGUAYOMEDINA JUANGUILLERMOROACONTRERASSEMINARIOPARAOPTARALTÍTULODEINGENIERODEEJECUCIÓNEN

ELECTRICIDAD

CONCEPCIÓN-CHILE2015

Universidad del Bío-Bío. Sistema de Bibliotecas - Chile

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Agradecimientos

Agradecemos en primer lugar a Dios por darnos el conocimiento para desarrollar el

presentetrabajo,anuestras familiaspordarnoselapoyoy lamotivacióndurante todas

nuestrasvidas.

AnuestroprofesorguíaDonJuanCarlosDelgadoquiennosbrindósuconstanteasesoría,

tiempo y dedicación en el desarrollo del presente trabajo. También agradecemosmuy

sinceramente al profesor Fabricio Salgado quien tuvo la amabilidad de ayudarnos aún

cuandosuestadodesaludnoeraelóptimoyporúltimoaDonLuisMuñozquiendurante

losañosdeestudionosproporcionosuconocimientoyexperiencia. Sin la finalidadde

olvidar a nadie agradecemos muy humildemente a todos quienes en el transcurso de

estosañosfueronparticipesdenuestrodesarrollohumanoyprofesional.

Finalmente en forma particular daremos nuestros agradecimientos correspondientes a

nuestrocirculomascercano.

SeñorRodolfoAguayoMedina

No hay palabras que puedan describir mi profundo agradecimiento hacia mis padres

quienesdurantetodosestosañosmehanentregadosuconstanteapoyoymotivaciónen

todo loquemehepropuesto, siemprehevaloradoel granesfuerzoquehanhechopor

darme lo mejor. También quiero agradecer en especial a Catherine Salinas quien me

animóymotivóenestosañosdeestudio,porayudarmesiempreyporestarahí en los

momentosmasdifícilesTeAmoMucho.

SeñorJuanRoa

NuevamenteagradeceraDiosporguiarmeentodosentidoydarmesabiduríaalolargo

estecamino,enespeciala todami familia,mispadresAmadaContrerasy JuanRoaque

siempremehan inculcado valores que hoy satisfactoriamente dan sus frutos, ami hija

Antonella Ignacia ymi novia Alejandra Nicole, por el apoyo y comprensión demanera

incondicionalestosañosdecarreraydecirlesquesonmimotivaciónparacomenzareldía

adía.Atodosellosmanifestarlesloimportanteynecesariosquesonenmivida.


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ÍNDICEResumen.....................................................................................................................................................5Planteamientodeltrabajo...................................................................................................................6Objetivos.....................................................................................................................................................6PlandeTrabajo........................................................................................................................................6CapítuloI.Descripcióndelaredeléctrica...................................................................................7

1.1Introducción........................................................................................................................81.2ComponentesdelSistemadeProtecciones...........................................................91.3TransformadoresdePoder...........................................................................................101.4LíneaAéreade66kV.......................................................................................................101.5AlimentadoresenMediaTensión..............................................................................121.6MotorenMediaTensión................................................................................................12

CapítuloII.Descripcióngeneraldelosrelésdeprotección................................................14

2.1Introducción........................................................................................................................152.2DescripcióndelreléSR750..........................................................................................152.3DescripcióndelreléSR469..........................................................................................202.4DescripcióndelreléURF60.........................................................................................25

CapítuloIII.EstimacióndeparámetrosyflujodepotenciamedianteETAP...............36

3.1Fundamentos......................................................................................................................373.2AnálisisdeoperacióndelaLíneaAéreade66kV..............................................373.3AnálisisdeOperacióndelosAlimentadoresenMediaTensión...................393.4FlujodepotenciamedianteelSoftwareETAP.....................................................463.5EvaluacióndeResultadosdecaídadeTensiónenlosConductores...........52

CapítuloIV.CálculodeCortocircuitoTrifásico.........................................................................53

4.1Fundamentos......................................................................................................................544.2DefinicióndeConstantesyConsideraciones.......................................................544.3CálculodeCortocircuitoTrifásicoporBarras......................................................56

CapítuloV.EstudiodeCoordinacióndeProteccionesMedianteETAP..........................64

5.1Fundamentos......................................................................................................................655.2AnálisisdeCoordinacióndeProtecciones............................................................65

CapítuloVI.ComentariosyConclusiones....................................................................................94


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Bibliografía................................................................................................................................................97AnexoA.TablasNormalizadas.........................................................................................................98

A.1CaracterísticasdeLíneasAéreas...............................................................................99A.2ReactanciaInductivaXden(Ohm/Cond/Milla)..................................................100A.3CaracterísticasdeAlimentadoresXAT15kV100%NA..................................101

AnexoB.DescripcióndelSoftwaredelReléURF60..............................................................102

B.1AspectosGenerales..........................................................................................................103B.2ComunicaciónInterfazHombreMáquina(HMI)................................................103B.3VentanaPrincipaldelSoftwareEnervistaURSetup........................................106B.4ImportanciadelaLógicaFlexible(Flexlogic).....................................................108

AnexoC.SoftwareEnervista............................................................................................................111

C.1Introducción........................................................................................................................112C.2EnervistaLaunchpad......................................................................................................113

AnexoD.DeterminacióndelosParámetrosdelasRedEléctricaen(p.u)...................116

D.1Introducción.......................................................................................................................117D.2CálculodeParámetros...................................................................................................117

AnexoE.AjustesdeProtecciónEncontradosenTerreno....................................................123

E.1AjustesdeProteccionesencontradosenTerreno..............................................124

AnexoF.CálculodereactanciaenalimentadoresdeMT.....................................................125

F.1....................................................................................................................................................126F.2....................................................................................................................................................127

AnexoG.Nomenclatura.......................................................................................................................129


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Resumen

En el presente informe de seminario, se detallan los distintos pasos o etapas que se

utilizaronparaabordarelproblemapropuestopor laempresamineraNorteGrande, la

cual cuenta con una propuesta de coordinación de protecciones, pero que debido a la

ampliaciónymodificacióndesuinstalacióneléctrica,sehaceimprescindiblerealizarun

estudioenrelaciónalaadecuadaoperacióndelasdistintasproteccionesquecomponen

elsistemaeléctrico.

EnelcapítuloIserealizaunadescripciónylevantamientodelaredeléctricadeláreade

concentradodelaplanta,indicandolascaracterísticasdelosdistintosequiposeléctricos

quecomponenelSEP.

EnelcapítuloIIserealizaunadescripcióndelreléSR750,elcualofreceprotecciónpara

laslíneasprimariasdemediatensión,destacandosusaspectosgeneralesydispositivosde

protecciónquelocomponen.PosteriormentesedescribenlascaracterísticasdelreléSR

469, el cual ofrece protección para motores de media y alta potencia, destacando sus

aspectosgeneralesydispositivosdeprotección.Finalmentesedescriben lasprincipales

característicasdelreléURF60,quedadosusfuncionespermiteunaaltaeficienciaen la

deteccióndeanormalidadesdelared.

EnelcapítuloIIIserealizaelestudio,estimacióndeparámetrosyflujodepotenciadela

redeléctrica,medianteelsoftwareETAP,conlocualseverificaunaregulacióndetensión

óptimaenlasbarras.

EnelcapítuloIVmedianteelsoftwareETAPserealizaunasimulacióndefallatrifásicaen

cadaunadelasbarras,conlocualseobtienelascorrientesdecortocircuitotrifásico.

EnelcapítuloVsedesarrollaelanálisisdeCoordinacióndeProtecciones,empleandopara

elloelsoftwareETAP,elcualentregaunasimulacióndelasecuenciadeoperacióndelas

protecciones,anteunafallatrifásica,encadaunodeloscasosplanteados.

EnelcapítuloVIserealizanloscomentariosyconclusionesdeldesarrollodelseminario

detítulo,describiéndoselosconceptosmásrelevantesdeltemaabordado.


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PlanteamientodeTrabajo

Debidoa laampliaciónymodificaciónde las instalacioneseléctricasde lareddemedia

tensióndelaempresamineraNorteGrande,sehacenecesarioverificarlaoperacióndela

instalación,porloqueseconsideranestudiosdeflujodepotencia,regulacióndetensión,

cálculo de cortocircuito trifásico y coordinación de protecciones para fallas trifásicas.

Para tal efecto, se utiliza como medio de comprobación de cálculo, la herramienta

computacionalETAP.

Objetivos

Realizarunestudiopreliminardelaoperacióndelaredeléctricademediatensióndela

empresamineraNorteGrande,empleandoelsoftwareETAP.

PlandeTrabajo

Para el desarrollo y el cumplimiento de los objetivos de trabajo, se contemplan los

siguientespasossecuenciales.

ü Descripciónylevantamientodelaredeléctrica.

ü EstudioydescripcióndelosrelésSR469,SR750yURF60.

ü IntroducciónalsoftwareEnerVista.

ü Evaluacióndelaregulacióndetensiónenlasbarrasdelaredeléctrica.

ü EstudiodeflujosdepotenciaempleandosoftwareETAP.

ü CálculodecortocircuitotrifásicoempleandoelsoftwareETAP.

ü Propuestadeajustedelasproteccionesdesobrecorrientedefasedelsistemadeproteccioneseléctricas.

ü Realizar la simulación de la operación del sistema de protecciones para fallas

trifásicas,mediantesoftwareETAP.

ü Comentariosyconclusiones.


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CAPÍTULOI:DESCRIPCIÓNDELAREDELÉCTRICA


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1.1 Introducción

En el presente capítulo se describen las características de los distintos dispositivos de

protecciónyequiposquecomponenlaredeléctricaenestudio.Paratalefecto,sedispone

deldiagramaunilinealdelaredeléctrica,elcualsepresentaenlafigura1.1.

Figura1.1:DiagramaUnilinealdelaRedEléctrica


9

1.2 ComponentesdelSistemadeProtecciones

Conreferenciaaldiagramaunilinealdelafigura1.1,enlabarrademediatensiónde6.3

kV, se encuentra el relé SR 469marca General Eléctric diseñado para la protección de

motoresdemediayaltapotencia.Comomediodeproteccióndelalíneadedistribuciónel

sistema consta de relés SR 750 también de lamarca General Eléctric, los cuales están

ubicadosenlabarrade6.3kVy13.2kVrespectivamente.

Lalíneadealtatensiónde66kVseencuentraprovistadeunreléURF60elcualofrece

protección y medición de parámetros, para una adecuada operación en caso de

perturbacionesoanormalidadesqueafectenalared.

Es así que en la Tabla 1.1 se describen las principales características eléctricas de los

relésdeprotección,cabedestacarquetodoslosrelésmodelosURF60,SR750ySR469

queseencuentranimplementadosenelSEPenestudio,sondelamarcaGeneralElectric.

Tabla1.1:Descripcióndeloscomponentesdelsistemadeprotecciones

Descripción Identificación Modelo T/CFase

(A)

T/CResidual(A) TT/PP

ReléprotecciónAlimentador

PrincipalR1 F60 100/5 100/5 66kV/120V

ReléprotecciónTransformador

T1R2 SR750 800/5 100/5 13,2kV/120V


MTA1R3 SR750 800/5 100/5 13,2kV/120V


MTA2R4 SR750 800/5 100/5 13,2kV/120V


MTA3R5 SR750 500/5 100/5 13,2kV/120V


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Tabla1.1:Descripcióndeloscomponentesdelsistemadeprotecciones(Continuación)

Descripción Identificación Modelo T/CFase

(A)

T/CResidual(A) TT/PP

ReléprotecciónTransformador

T2R6 SR750 300/5 100/5 6,6kV/120V

Reléprotecciónmotor700

(KW)R7 SR469 100/5 100/5 6,6kV/120V

1.3 TransformadoresdePoder

Laredeléctricaenestudioincluyedostransformadoresdepoder,cuyosdatosdeplacase

resumenenlaTabla1.2.

Tabla1.2:DatosdeTransformadores

Descripción Potencia

MVA

Tensión(KV) Conexión Impedancia

Primario Secundario Primario Secundario Z(%) X/R

T1 7.5 66 13.2 Delta Yat. 7 8

T2 3 13.2 6.3 Delta Yat. 9 7

RespectoalarelaciónX/Rdelostransformadores,sehaempleadoinformaciónobtenida

delosdatosdeplacadecadaunodeellos.

1.4 Líneaaérea66kV

De acuerdo a la información proporcionada por la empresa, la línea aérea en 66 kV,

corresponde a una línea simple de conductores de cobre desnudo de sección

2/0AWGen disposición horizontal conuna distancia entre conductores adyacentes de

1.1metros,considerandolanormaNSEG71,enlacualseindicaqueladistanciamínima

vienedadapor:

D.Mínima = 0,36• F +kV130

+C


11

Donde:

F=Flechaaparenteenmetrosaunatemperaturadelconductorde30°Cysinsobrecarga.

Setomaraalomenos1metro(porflechaaparenteseentiendealadistanciaentrelínea

delosapoyosylatangentedelconductorparalelaaella).

kV=Tensiónnominalentreconductores,enkilovoltios.

C=Longitudenmetrosdelacadenadelosaisladoresdesuspensión.Enelcasodeusar

aisladoresrígidosocuandosetratadecadenasdeanclajesetomaraC=0.

Porotro lado,si seconsiderauna flechaconunvalormáximoesperadode5metros, la

distanciamínimaentreconductoresserá:

Segúnlatopologíaactualdelalíneadetransmisión,elvalormáximodelaflechaesde2.7

metros, por lo tanto, ladistancia entre conductoresdebe tenerunvalormínimode1.1

metrosloscualessecumplenacabalidad.

Por otro lado, para determinar los parámetros por fase de la línea de transmisión se

asume transposición de la línea, con lo cual la distancia de separación en una

configuraciónequiláteraequivalenteresultaser:

Así, para el cálculo de parámetros, se contempla una separación de conductores en

configuraciónequiláterade1,39metros,equivalentea4,56pies.

Enrelaciónalvalordelradiomediogeométrico,esteseobtienedelaTablaA.1(veranexo

A)elcualresultaser0,01292piesequivalentea0,00381Mts.Alrespecto,lainformación

técnicamásrelevantedelalíneasepresentaenlaTabla1.3.

D.Mínima = 0,36• F +kV130

= 0,36• 5 + 66130

=1,31Mts.

DMG = DAB •DBC •D3 CA = 1,1•1,1•2,23 =1,39Mts.


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Tabla1.3:InformaciónTécnicaLíneaAéreaen66kV

Descripción Sección N°Hebras RMG(Mts.) DMG(Mts.)

LíneaAérea 2/0 7Hebras 0,00381 1,39

1.5 AlimentadoresenMediaTensión

Al considerar el diagrama unilineal de la red eléctrica, es posible identificar tres

alimentadoresenunniveldetensiónde13,2kV,cuyosdatosdeinterésparaelestudiose

presentaenlaTabla1.4.

Tabla1.4:DatosdelosAlimentadores

Descripción Tipo Sección(mm2) Conductoresporfase Longitud(Mts)

Alimentador

A1MonopolarXAT 177 2 75

Alimentador


Alimentador


En relación con los parámetros de cada alimentador se ha considerado canalización en

ducto, a una temperatura de servicio de 75°C. En el anexo A.3 se encuentra tablas

normalizadas de la línea Cocesa en las cuales se encuentran las características más

relevantesdelconductorseleccionado(conductoresmonopolaresXATde15kV100%NA).

Losvaloresderesistencia(RAC)y(RCC)paraelcálculodelaimpedancia,fueroncalculados

de acuerdo a la fórmula suministrada por la líneaMadeco y su cálculo se presenta en el

Capítulo3.

1.6 MotoresdeMediaTensión

En la redeléctrica, esposible identificarunmotorde700KWen6.3kV. Los valoresde

reactanciafueronobtenidosdelaplacacaracterística,cuyovalorenbasepropiaesdeun16

%,conunarelaciónX/Rde6.


13

Sibien,existenvariadosconsumosen losnivelesdetensiónde13,2kVy6.3kV,para los

propósitos del estudio, se ha considerado una demanda con potencia constante en las

barras3,4y5,segúnsepresentaeneldiagramaunilinealdelafigura1.1.


14

CAPÍTULOII:DESCRIPCIÓNGENERALDELOSRELÉSDEPROTECCIÓN


15

2.1 Introducción

Enelpresentecapítuloserealizaunadescripcióndelafuncionalidaddelosrelésexistentes

enlaredeléctricaenestudio.

2.2 DescripcióndelreléSR750

El relé SR750proporcionauna completaprotecciónde sobre intensidad.Estaunidadde

protección, incluye protecciones de fase, neutro, tierra y secuencia inversa para sobre

corrientetemporizadaeinstantánea,concontroldireccional.Además,incorporafunciones

demáximaymínimatensión,máximaymínimafrecuencia,entreotras.

Comoresultadode susentradasy salidas lógicasprogramables, el relé SR750puede ser

configurado fácilmentepara lasaplicacionesespecíficasdecadausuario.Yaquesepuede

programarmedianteunsoftwareproporcionadoomedianteeltecladoqueestáenlaparte

frontaldelreléSR750.

ElreléSR750incluyenumerosasfuncionesdemonitorizaciónymedida.Disponeademás

deunamemoriainterna,lacualpermitealmacenarlosúltimos128eventos,las10últimas

fallas y un total de 256 ciclos de datos oscilográficos. Este relé realiza funciones de auto

chequeoderespaldomientrasestáfuncionando,paraanalizarquetodoestéenordenybien

conectado,ademásconstadeunmodosimulación,elquepermitealusuariocomprobarel

funcionamientodelequipo,sinnecesidaddeentradasexternasdetensiónycorriente.

ElreléSR750incorporaundisplayde2líneasyuntecladonuméricodenavegación.Elrelé

constaademásde trespuertos serie,queactúancomo interfaz conel computador. Junto

conelrelé,sesuministraunprogramaparaser instaladoenuncomputador,quepermite

comunicarse con el relé para realizar distintas funciones, incluyendo monitorización,

programaciónycontrol.

2.2.1 Descripcióndecomponentes

Conreferenciaalafigura2.1,esposibleidentificarunapantallayuntecladofrontal.Elrelé

SR 750, tiene un display o pantalla fluorescente de 40 caracteres, desde ahí se pueden

visualizar todos los ajustes en tiempo real. Los mensajes de diagnóstico se muestran


16

cuandounafuncióngeneraunacondicióndealarmaodedisparo.Tambiénpermitellevar

un control de las mediciones y de los ajustes de manera local, sin la necesidad de un

computador.

El Relé en su panel frontal, consta de botones de control y programación que permiten

navegar por los menús que aparecen en la pantalla del relé SR 750, también posee un

teclado numérico que permite ingresar valores de formamás rápida, sin la necesidad de

usar las flechasdelpanel frontal. Elusodeestetecladopermiteunaconfiguraciónde los

parámetrosdeformalocal,sinlanecesidaddeteneruncomputadorparalaprogramación.

El Relé SR 750 se puede proteger frente a modificaciones de ajustes no autorizadas o

realizadasmedianteelpanel frontal. Esporesoquesedeberealizarunpuenteeléctrico

entrelosterminalestraserosC10-C11,parapodermodificarlosajustesdelrelémediante

el teclado físico, sin esta conexión cualquier ajuste que se haga en el panel frontal, no

quedaraalmacenadoyapareceráunmensajedeerrorenlapantalla.

Lasmodificaciones pueden ser restringidas ademásmediante contraseña, tanto desde el

panelfrontal,comodelospuertosdecomunicaciones.

El reléSR750disponede20 indicadoresLED. Estos incluyen indicadoresdelestadodel

relé y estado del interruptor. Las salidas permiten advertir del funcionamiento del relé,

ante cualquier anomalía se encenderá el indicador correspondiente a la función activada.

Tambiénsirvenparaindicarelnormalfuncionamiento.

2.2.2 FuncionesdeProtecciónyControl

2.2.2.1FuncióndeSobreintensidadTemporizada

El Relé UR 750 dispone de dos elementos de sobre intensidad temporizada de fase.

Incluyendetectoresdenivelparacadafase. Asimismo,elUR750tambiéndisponededos

elementosdesobre intensidadtemporizadadeneutroyunelementodesobre intensidad

temporizadadiferente para tierra, tierra sensible y secuencia inversa. Cada elementode

sobreintensidadtemporizadaposeelassiguientescaracterísticasprogramables:


17

ü Niveldecorrientedearranqueparadisparo,alarmaycontrol.

ü Elección entre 15 formas de curvas (Incluyendo curvas de tipo Flex curve) y

multiplicadoresdecurva.

ü Característicatemporizadadereposicióninstantáneaolineal.

ü Frenadodetensión.

Figura2.1:VistadelReléSR750

Dentrodelaspotencialidadesdelrelé,éstetienelaposibilidaddehabilitardistintasfamilias

decurvasdeoperación,lascualesseresumenenlaTabla2.1.


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Tabla2.1:TiposdecurvasdeoperacióndelReléSR750

Descripción TipodeCurva

ANSI

Ø ExtremadamenteInversa

Ø MuyInversa

Ø NormalmenteInversa.

Ø ModeradamenteInversa.

Ø TiempoDefinido.

IEC

Ø ExtremadamenteInversa

Ø MuyInversa

Ø Inversa

Ø InversaCorta

PERSONALIZADASØ FlexCurveA

Ø FlexCurveB

2.2.2.2 Funcióndesobreintensidadinstantánea

ElReléUR750disponededoselementosdesobreintensidadinstantáneadefase,cadauno

de ellos incluye detectores de nivel para cada fase, además de dos elementos de sobre

intensidadinstantáneadeneutroyunelementodesobreintensidadinstantánea,diferente

paratierra,tierrasensibleysecuenciainversa.Cadaunodeellosdisponedeintensidadde

arranqueprogramable,unperiodode tiempoduranteelcual lacorrientedebeexcederel

valordearranqueparaelfuncionamientoyelnúmeromínimodefasesnecesariasparala

maniobra.

2.2.2.3 Funcióndedireccionaldefase

Elcontroldireccionaldesobreintensidad,esnecesarioparalaproteccióndealimentadores

confuentemúltiple,cuandoresultaimprescindiblelimitareldisparodelreléafallasenuna

soladirección. Elcontroldireccionaldefallase incorporaenelreléparacadafase. Sise

habilita el control direccional, los elementos de sobre intensidad se bloquearan, si la

corrienteseencuentraenladireccióndenodisparo.


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2.2.2.4 Funcióndedireccionaldeneutro

Enelcasodeldireccionaldeneutro,lacorrienteresidualdelosT/Cdefaseseutilizacomo

corrientedeoperación.Estaunidadpuedeserpolarizadaportensión,intensidadoambas.

El elementodecorrienteutilizaunT/Cen la rutade retornode tierraparapolarizar. El

elementodetensiónutilizadichatensióndesecuenciahomopolarcalculadacomotensión

depolarización.Elángulodetorquemáximoesprogramable.

2.2.2.5 Funcióndelatensiónmínima,máximadesecuenciainversa

Cuando la tensión cae por debajo de un ajuste especificado para un periodo de tiempo

concreto,lascaracterísticasdeproteccióndemínimatensiónpuedenprovocarundisparo,

generarunaalarmaoenviarunaseñalaunsistemadecontrolexterno.

Loselementosdemínimatensiónsoninhabilitadosanoserquelosnivelesdetensiónestén

porencimadeunvalorprogramado.

2.2.2.6 Funcióndemínimafrecuencia

Esteelementoactúacuandolafrecuenciacaepordebajodeunumbralprogramadoparaun

intervalodeterminado. Los elementosdemínima frecuencia están inhabilitados ano ser

quelatensióndelafase“A”seasuperioralumbraldeterminado.

2.2.2.7 Funcióndemáximafrecuencia

El relé monitoriza el sistema buscando condiciones de máxima frecuencia. En caso de

detectarestacondición,elrelépuedeutilizarseparareducirrápidamentelavelocidaddela

turbinahastaelnivelnormal.

2.2.2.8 Funciónmúltiple(Gruposdeajustes)

Se ofrecen cuatro grupos de ajustes de protección. El grupo activo puede seleccionarse

medianteajusteoentradalógica.


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2.2.2.9 Funcióndecomprobacióndesincronismo

ElcierredeinterruptorpuedesersupervisadoporlosajustesdeDV,DfyDhz.Asimismo,se

ofrecenalternativasdebarramuerta.

2.2.2.10 Funcióndecontrolarranqueenfrío

Cuando se cierra un interruptor tras un corte de electricidadprolongado, la corriente de

magnetizacióndel alimentadory ladeaceleracióndelmotorpuedensuperarel ajustede

alguna función de protección. Estas funciones de protección no seránnecesarias para el

disparodelalimentadorduranteuntiempo,demodoquepuedenserbloqueadasdeforma

automática o manualmente durante un periodo determinado después del cierre del

interruptor.

2.2.2.11 Funcióndecontrol(Cierremanual)

La corrientedemagnetizaciónenalgunosalimentadorespuedeprovocar eldisparode la

función de sobre intensidad. Podría resultar necesario bloquear o alterar algunas

característicasdelaproteccióndesobreintensidadduranteciertosperíodos.Traselcierre

manualdelinterruptor,elSR750puedebloquearcualquierelementodesobreintensidad

instantánea, o elevar el valor de arranque de cualquier elemento de sobre intensidad

temporizada,paraunintervalodetiempoprogramablepasadoestetiempo,serestablecerá

elfuncionamientonormaldelequipo.

2.2.2.12 Funciónderestablecimientoautomático

El relé puede programarse para un cierre automático del interruptor, después de un

disparopormínima tensiónomínima frecuenciay cuandoestosparámetrosvuelvana la

normalidad.

2.3 DescripcióndelReléSR469

ElSR469tienefuncionesdemonitorizaciónymedida,incorporandounregistrodesucesos

quepermitenguardar40registrosetiquetadoseneltiempo.Lacapturadeoscilografíade

hasta 64 ciclos, permite al usuario seleccionar los ciclos pre falla y post falla. El SR 469


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detecta el tiempo de aceleración, la intensidad de arranque y la capacidad térmica

requerida durante la partida del motor. Si la carga del motor durante el arranque es

relativamenteconstante,estosvaloresaprendidospuedenusarseparaajustarconprecisión

laproteccióndeaceleración. ElSR469puedetambiéndetectar lacargamediadelmotor

durante un periodo. Dispone de una herramienta de simulación para probar el relé sin

entradasexternas.Enlafigura2.2seobservalavistafrontaldelreléSR469.

Figura2.2:VistadelReléSR469

En relación con las funciones de protección y control, en la Tabla 2.2 se resumen las

distintaspotencialidadesdelrelé.

Tabla2.2:FuncionalidadesdelReléSR469

ANSI CONDICIÓN TRIP ALARMABLOCK

STARTCONTROL

Sobrecarga X X X

51 Bloqueoporsobrecarga X

86 Tiempodearranqueytiempoentrearranques X

66 Bloqueodelarranque X

Cortocircuitoyrespaldo X X

50 Bloqueomecánico X X


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Tabla2.2:FuncionalidadesdelReléSR469(Continuación)

ANSI CONDICIÓN TRIP ALARMABLOCK

STARTCONTROL

37 Mínimaintensidadymínimapotencia X X X

46 Desequilibriodeintensidades X X X

50G/51G Fallaatierrayrespaldodefalla X X X

87 Diferencial X X

Aceleración X X

49 RTDdelestator X X X

38 RTDdelosrodamientos X X X

OtrasRTDyRTDambiente X X X

AlarmatemperaturaRTD X

BajaRTD X

27/59 Mínimaymáximatensión X X X

47 Inversióndefase X X

81 Frecuencia X X X

Potenciareactiva X X X

55/78 Factordepotencia X X X

Entradaanalógica X X X

Alarmademandakw,kvarykva X

AutochequeodelSR460 X

Supervisióndelabobinadedisparo X

Contactor X

Fallodelinterruptor X

Entradaremota X X X

14 Entradadevelocidadydisparoportacómetro X X X

Entradadedeslastredecargas X X

Entradadepresión X X X

Entradadevibración X X X

19 Arranquedetensiónreducida X

48 Secuenciaincompleta X X

Arranque/paroremoto X

Par X X X


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Elrelétienecompletos interfacesdeusuario localyremoto. Undisplayde40caracteres,

teclado e indicadores LED proporcionan los medios para comunicación local (ver figura

2.2).UnpuertofrontalRS232permiteaccesodesdeunordenador.Disponededospuertos

traseros RS 485 para comunicación remota. El software 469 PC incluido con el relé

proporcionaunaccesosencilloydirectoalrelé.

2.3.1 Modelotérmicodelmotor

La función fundamental deproteccióndel SR469es elmodelo térmico con sistemaen4

elementosclave:

ü Curvadesobrecarga.

ü Desequilibrio.

ü Compensacióndemotorcaliente/frio.

ü Constantesdeenfriamientodelmotor.

2.3.2 Curvasdesobrecarga

LacurvadesobrecargadelSR469puede tomarunodedos formatos,estándarusuarioo

curvadependientesde latensión. Paracualquiertipodecurvael469guardalamemoria

térmicaenunregistrodecapacidadqueseactualizacada0.1segundos.

El arranque por sobrecarga determina el comienzo de la curva de funcionamiento. Las

curvasdesobrecargaconsistenenunaformaestándarconunvalormultiplicadorde1a15.

ElSR469permitealusuariocrearsupropiacurvadesobrecarga.Estopuedesermuyútil

cuandolascurvasdelimitetérmicoproporcionadasporelfabricantedelmotortienendos

partesdistintas,unaparasobrecargasenfuncionamientoyotraparacondicionesderotor

bloqueado.Enestoscasos,juntarambascurvasenunahomogéneapuedenodejarmargen

suficienteparaelarranque.

Alarrancarcargasconfuerte inerciael tiempodeaceleracióndelmotorpuedeexcederel

tiempo que elmotor aguanta con el rotor bloqueado, cuando se da este tipo demotor y


24

carga, cada parte de la curva de limite térmico es crítica. El fabricante del motor debe

proporcionarla.

Lacurvadesobrecargadependientedelatensiónhasidopensadaparaprotegerestetipo

demotores, durante el arranque delmotor semonitoriza constantemente la tensión y la

curvalímitedeaceleracióntérmica,enconsecuenciasecreaunacurvadeaceleraciónpara

elmínimodetensióndelíneayotraparael100%.ElSR469monitorizalatensióndelínea

ysitúalacurvadeproteccióndeaceleraciónentrelasdos.

Estemétodo de protección conlleva el darse cuenta del cambio en la velocidad del relé,

como haría un relé de impedancia. El cambio de impedancia se refleja en la tensión en

terminaleseintensidaddelínea.

2.3.3 Desequilibrio(intensidaddesecuencianegativa)

Laintensidaddesecuencianegativa,quetieneunarotacióndefasesinversaalasecuencia

positivayalarotacióndelmotor,puedeincluirunatensiónenelrotorquepuedeproducir

una intensidad elevada en el rotor. Esto puede causar un aumento significativo del

calentamientodelrotor. Estesobrecalentamientonoestátomadoencuentaenlascurvas

delimitetérmicoproporcionadasporelfabricante,yaqueestascurvassuponenunsistema

perfectamente equilibrado y el diseño del motor que resulta de corrientes de secuencia

positiva.

ElSR469mideeldesequilibriocomolarelaciónentrelaintensidaddelasecuencianegativa

y la de secuencia positiva. El modelo térmico se corrige para reflejar el calentamiento

adicional causado por la intensidad de secuencia negativa, cuando el motor está

funcionando, la correccióndebido a la secuencianegativapuede ajustarse a travésdeun

factor“k”decorrecciónpordesequilibrio.

2.3.4 CompensacióndeMotor(frío/caliente)

La protección SR 469 tiene una única función para proteger el motor basada en la

información del comportamiento térmico en caliente y en frío suministrado por el

fabricantedelmotor.Seconstruyeunacurvadedospartescontrespuntos:


25

ü Compensación mínima RTD: Si el valor mínimo de las RTD del estator está por

debajodeestepuntonohaycompensación(normalmente40gradosCelsius).

ü CompensaciónmáximaRTD:SielvalormáximodelatemperaturadelaRTDestápor

encimadeesteajustelamemoriatérmicasecorrigeylacapacidadtérmicasefuerza

al100%(esnormalmentevalordeaislamientodelestator).

ü PuntodecompensacióncentroRTD:elpuntocéntricode temperaturaycapacidad

térmicasonlatemperaturamedidaenfuncionamientoyelvalordeterminadoporla

relacióndeseguridadcalor/frío.

2.4 DescripcióndelReléURF60

El relé UR F60, ofrece protección de alto rendimiento del alimentador, el control, el

seguimiento y la medición en un paquete integrado y compacto, también incluye única

deteccióndefallasdealtaimpedanciadeGEPowerManagementparaladetecciónrápiday

fiabledeconductoresenestacondición.

Algunas de sus principales prestaciones son, protección de sobretensión de fase y de

mínima tensión, sobre frecuencia y baja frecuencia, falla del interruptor, supervisión de

valoresreales,diagnósticodefallas,RTU.Dentrodeotrasfuncionesdelógicaprogramable

el F60 también mide hasta el armónico 25 en tensión y corriente, adecuado para

aplicacionesdecalidaddeenergía.Esasí,queenlatabla2.3seresumenlasfuncionesmás

relevantesdelreléURF60.

Tabla2.3:FuncionesdeProtecciónyControldelReléURF60

Númerodispositivo

Función

25(2) Dispositivodechequeodesincronización(Synchrocheck)

27P(2) Mínimatensióndefase

27X MínimatensiónAuxiliar

32 Direccionaldepotenciasensitiva

32N Vatímetrodireccionaldesecuenciacero


26

Tabla2.3:FuncionesdeProtecciónyControldelReléURF60(Continuación)

Númerodispositivo

Función

50BF/50BF Falladelinterruptor50DD Alteracióndeldetector

50G Sobrecorrienteinstantáneodetierra

50N Sobrecorrienteinstantáneodeneutro

50P Sobrecorrienteinstantáneadefase

50_2 Sobrecorrienteinstantáneodesecuencianegativa

51G Sobrecorrientetemporizadoatierra

51N Sobrecorrientetemporizadodeneutro

51P Sobrecorrientetemporizadodefase

51_2 Sobrecorrientetemporizadodesecuencianegativa

52 ACCircuitBreaker(interrupterdeCA)

59N Sobretensióndeneutro

59P Sobretensióndefase

59X Sobretensiónauxiliar

59_2 Sobretensióndesecuencianegativa

67N Direccionaldesobrecorrienteenelneutro

67P Direccionaldefase

67_2 Direccionaldesobrecorrientedesecuencianegativa

79 Reconectadorautomático

81 Sobrefrecuencia

81U Bajafrecuencia

EsteReléentregaproteccióndesobrecorriente temporizadade fase, instantáneade fase,

neutro, tierra y secuencia negativa. La función de sobre corriente de fase proporciona

variasformasdecurvaso“FlexCurves”paraunaóptimacoordinacióndelasprotecciones.

También proporciona reconexión automática, chequeo de sincronización ypresenta un

localizadordefallasdelínea.EstáequipadoconunmóduloCT/TPtipo8Z,unelementode

deteccióndefallasdealtaimpedancia.


27

Lamedicióndetensión,corriente,potenciayenergíaestánintegradosenelrelé,comouna

característicaestándar.Losparámetrosdecorrienteestándisponiblesentotalmagnitudde

formadeondaRMSocomomagnitudyángulo(fasor)defrecuenciafundamentalRMS.

Lascaracterísticasdediagnóstico incluyenunregistradordeeventos,capazdealmacenar

1024 eventos con etiqueta de tiempo. El reloj interno conetiqueta de tiempo, se puede

sincronizar con una señal IRIG-B (Inter Range Instrumentation Group-B), o mediante el

protocoloSNTP(SimpleNetworkTimeProtocol)atravésdelpuertoEthernet.Loseventos

tambiénsepuedenprogramar(atravésdeecuacionesFlexLogic)paraactivarlacapturade

datosdeoscilografíaypuedeserconfiguradoparagrabarlosparámetrosmedidosantesy

después del evento para ser observados en un computador. Estas herramientas reducen

significativamenteeltiempodeanálisisdefallasysimplificanlageneracióndeinformesen

elcasodeunafalladelsistema.

El puerto frontal RS 232 se puede usar para conectar el F60 a un computador, para la

programacióndeajustesyelmonitoreodelosvaloresreales.

Estándisponiblesunavariedaddemódulosdecomunicación.DospuertostraserosRS485

permiten un acceso independiente para la operación del personal de ingeniería y

operaciones. Todos lospuertos serieutilizanelprotocoloModbusRTU (unidad terminal

remota). LospuertosRS485puedenserconectadosa sistemasconvelocidadesdehasta

115,2kbps. ElpuertoRS232poseeunavelocidadde transmisión fijade19,2kbps. Los

módulosdecomunicaciónopcionalesincluyenunainterfazEthernet10Base-F,quepuede

ser usada para proporcionar comunicaciones rápidas y fiables en ambientes con

contaminaciónderuido.

ElpuertoEthernetescompatibleconIEC61850,ModbusTCPyprotocolosTFTP,ypermite

el accesoal relé a travésde cualquiernavegadorwebestándar (páginaswebdelF60).El

protocoloIEC60870-5-104escompatibleconelpuertoEthernet.DNP3.0yelIEC60870-5-

104,loscualesnosepuedenhabilitaralmismotiempo.

Enlafigura2.3sepresentaundiagramatípicodeproteccióndelreléURF60enreferenciaa

lasfuncionesdeproteccióndescritasenlatabla2.3.


28

Figura2.3:DiagramaUnifilardeProteccióndelReléURF60

2.4.1 DescripcióndelHardwaredelReléURF60

ElHardwaredelrelésebasaprincipalmenteenundiseñomodular,loquepermitequesea

fácilmenteactualizadoyreparadoporunpersonal técnicocalificado. Losmódulosque lo

componen son CPU, fuente de alimentación, CT/TP, E/S Digitales, E/S Analógicas y

comunicaciones.

EnestecapítuloserealizaunanálisisdelHardwaredelreléURF60,poniendoénfasisalos

módulosquelocomponen,teclado,pantallafrontal,puertodecomunicacionesRS232yRS

485.

El relé UR F60 es un dispositivo digital que posee una unidad central de procesamiento

(CPU), la cual maneja múltiples tipos señales de entrada y salida. El UR F60 puede

comunicarseatravésdeunaredlocal(LAN),conunoperadoratravésdeunainterfaz,con

unequipodeprogramaciónoconotrodispositivoUR(verfigura2.4).


29

Figura2.4:DiagramaConceptualdeBloquedelURF60

ElmoduloCPUcontieneunfirmwarequeproporcionaelementosdeprotecciónenlaforma

de algoritmos lógicos, al igual que las compuertas lógicas programables, contadores y

enclavamientoscomocaracterísticasdecontrol.

Loselementosdeentradaaceptanunavariedaddeseñalesanalógicasodigitales.ElURF60

aíslayconvierteestasentradasenseñaleslógicasrequeridasporelrelé.

Los elementos de salida convierten y aíslan las señales lógicas generadas por el relé en

señalesanalógicasodigitalesquepuedenserusadaspordispositivosdecontroldeterreno.

Loscontactosdeentradaysalidasonseñalesdigitalesasociadasconconexionesacontactos

defuerza.Elrelécuentaconcontactossecosyhúmedos.Loscontactossecosqueposeeel

relé UR F60, son contactos que reciben energía eléctrica del módulo de la fuente de

alimentación interna de 48 VCC. Estos contactos se encuentran normalmente abiertos o

desenergizados, pero cuando este contacto se cierra, una corriente de 1 a 3 mA fluye a

travésdelcircuitoasociado.Loscontactoshúmedosrecibenenergíaeléctricadeunafuente

de alimentación de corriente continua externa. Estos contactos están normalmente

cerrados o energizados. La máxima tensión a la cual pueden estar sometidos estos

contactosesde300VCC.

Loscontactosvirtualesdeentradaysalidasonseñalesdigitalesasociadascon lasseñales

lógicas internas del UR F60. Las entradas virtuales incluyen señales generadas por la

interfaz local con el usuario. Las salidas virtuales son salidas de ecuaciones FlexLogic


30

(LógicaFlexible)usadasparapersonalizarelURF60. Lassalidasvirtualespuedenservir

tambiéncomoentradasvirtualesparaecuacionesFlexLogic.

Las salidas y entradas analógicas son señales asociadas con transductores, tales como

resistenciasdetectorasdetemperatura(RTDs).

Las entradas de TC y TP se refieren a las señales analógicas de los transformadores de

corriente (TC)y transformadordepotencial (TP)utilizadasparamonitorear las líneasde

potenciade(CA).ElURF60soportatantotransformadoresdecorrientede1(A)comode5

(A).

Las entradas y salidas remotas proporcionan los medios para compartir información de

señalesdigitalesentredispositivosURremotosylassalidasremotasseinterrelacionancon

las entradas de otros dispositivos UR. Las salidas remotas son operadas por FlexLogic,

insertados en mensajes UCA2 GOOSE (arquitectura de comunicaciones de empresas de

servicio)ysondefuncionesestándarDNAyfuncionesdefinidasporelusuario.

Las entradas y salidas directas proporcionan el medio para compartir información de

estado y de señales digitales entre un número de IEDs UR a través de una fibra óptica

dedicadaexclusivamente(monomodooenmultimodo)enRS232ointerfazG.703.

2.4.2 InterfacesdeUsuario

Todoslosmensajessevisualizanenunapantallafrontalfluorescentealvacíode2×20para

facilitarunaóptimavisibilidaddelosdatosbajocondicionesdebajailuminación.Cuandoel

tecladoylapantallanoestánenuso,elrelémuestraelmensajeprogramadoporelusuario

para aparecer por defecto. Cualquier evento de alta prioridad impulsa un mensaje que

anula automáticamente el mensaje por defecto y aparece en la pantalla, por encima del

mensajepordefecto,(verfigura2.5).


31

Figura2.5:VistaFrontaldelReléURF60

Lavisualizacióndelosmensajesseorganizanencategoríasbajolossiguientesencabezados,

valoresactuales(actualvalues),ajustes(settings),comandos(commands)yseñalizaciones

(targets).

Latecla“MENU”navegaatravésdeestascategorias.Cadamenúprincipalsedivideasuvez

ensubgruposlógicos.

La tecla “MESSAGE” navega a través de los subgrupos. Las teclas de desplazamiento

“VALUE” incrementan o decrementan los valores de ajuste numérico en el modo de

programación. Estas teclas tambiénsedesplazana travésdevaloresalfanuméricosenel

mododeedicióndetexto.Porotraparte,losvalorestambiénpuedenserintroducidoscon

eltecladonumérico. Lasteclasdecimalesinicianypasanalsiguientecarácterenelmodo

de edición de texto o entre un punto decimal. La tecla “HELP” puede ser presionada en

cualquiermomentoparaproporcionarunmensajedeayuda,latecla“ENTER”almacenalos

valoresdeajustemodificados.

Elpaneldeindicadorled,segúnsepresentaenlafigura2.6poseevariosindicadoresLEDs,

varias teclas y puertos de comunicaciones. La tecla de reinicio “RESET” se utiliza para

reiniciarcualquierindicadorLEDenestadopermanenteomensajedeseñalización,unavez

quesehayadespejadolacondición(estascondicionespermanentespuedenserreiniciadas

a travésdelmenúSETTINGS INPUTS/OUTPUTS RESETTING).ElpuertoRS232

seutilizaparalaconexióndelreléconuncomputador.


32

Figura2.6:PaneldeIndicadoresLEDs1delReléURF60

Adicionalmente,existendospanelesqueproporcionan48indicadoresLEDdecolorámbar,

cuyaoperaciónescontroladaporelusuario(ver figura2.7).De igualmaneraseofreceel

soporteparautilizaretiquetaspersonalizadasalladodecadaindicadorLED.

La personalización de la operación de indicadores LED, es de máximo beneficio en

instalaciones donde se utiliza el lenguaje de comunicación diferente al inglés, para

comunicarseentreoperadores.

Figura2.7:PanelesdeIndicadoresLEDs2y3delreléURF60

2.4.3 TerminalesdeconexiónEn la figura 2.8 se muestra la disposición de las ranuras de conexión asociadas con los

módulosquevienenintegradosconelreléy losmódulosopcionales. Estasranurasnose

debentocarmientraselreléestáenergizado.


33

Figura2.8:VistatraseradelosterminalesdelreléURF60

Elrelésigueunaconvenciónencuantoalanumeracióndelosterminales,loscualestienen

3 caracteres en orden por posición de la ranura del módulo, número de fila y letra de

columna.Elanchodedosmódulostomasudesignacióndeespaciodelaprimeraposiciónla

más cercana al módulo CPU, la cual se indica por una flecha marcada en el bloque del

terminal. En la figura 2.9 se muestra un ejemplo de la asignación de los terminales

posteriores.

Figura2.9:EjemplodeMódulosenlasRanurasFyHdelreléURF60

2.4.4 ConexionadodelReléURF60

Eldiagramadeconexionadosemuestraenlafigura2.10,estácompuestodeuninterruptor

tripolarqueestáconectadoaunatensiónde200VAC.Elprimariodeltransformadorde


34

tensión se conecta a la alimentación 3Ø de 200 VAC y el secundario de 110 VAC a los

contactosdeentradadetensióndelrelé.Laconexióndeestostransformadoresesestrella.

Las líneasL1,L2yL3seconectanalpartidordeplenatensión. Luegoseobservaque las

líneasseconectana los transformadoresdecorriente, loscualesseconectanenconexión

estrella y el secundariodeestos se conecta las entradasde corrientedel relé. Las líneas

pasana travésdel transformadorde corriente residual, paramedir corriente a tierra, las

líneasseconectanalacargatrifásica(RL)delaboratorio.

Figura2.10:DiagramaTípicodeConexionadodelReléURF60


35

Elcontactoutilizadoparaeldisparo“TRIP”eselcontactoH1,endondelosterminalesH1by

H1c se conectan a labobinadel relé auxiliar. Estabobina se energiza conuna fuentede

tensióncontinuaajustadaen30VCC.Luegoseobservaqueloscontactos5y8enelpartidor

deplenatensiónsealimentacon220VAC. AlocurrirunafallaelcontactoOL1-3queestá

normalmente cerrado, se abre y hace que las bobinas OL1, OL2 y OL3 se desenergicen

desconectandolas líneas,seobservaqueelconexionadocuentaconuncontadordeciclos

paramedireltiempodeoperacióndelasunidadesdecorrienteytensión. Elcomputador

de laboratorio se conecta al relémediante el cable RS 232/USB al puerto ubicado en el

panelfrontal.

TambiénsepuedeobservarelmódulodelostransformadoresdecorrienteytensiónTC/TP

(8F/8G).LasentradasdecorrienteestánidentificadasporlasranurasF1a,hastalaranura

F4c.LasentradasdetensiónestánidentificadasporlasranurasF5ahastalaranuraF5c.

Elrelédisponedelmódulodeentradas/salidasdigitales(6B),elcualestácompuestode

24 terminales de conexión. Los contactos del H1 al H6 son contactos de salida y son

utilizadosparaalarmaydisparo.SeobservaqueloscontactosH1yH2sepuedenutilizar

paramonitorearel voltajeo la corrientequepasaporestos contactos. Los contactosH3

hastaelH6soncontactosnormales,loscualesnomonitoreanlacorrientenilatensión.Los

contactosH7yH8sonutilizadosparacontactoshúmedosysecos.

Seobservaqueel relé cuentaconelmódulode fuentedealimentación “PowerSupply1”

este módulo se alimenta de 24-48 VAC, entre las ranuras 85b y 86b. La fuente de

alimentacióngeneraunatensióncontinuade48VCCdesalida.

Porotrolado,enelanexoCsepresentaunadescripcióndedelsoftwareEnervistautilizado

enlaconfiguracióndelosrelés.


36

CAPÍTULOIII:ESTIMACIÓNDEPARÁMETROSYFLUJODEPOTENCIAMEDIANTESOFTWAREETAP


37

3.1 Fundamentos

Enelpresentecapítuloseanalizalaoperaciónenrégimennormaldelainstalacióneléctrica,

evaluandolaregulacióndetensióntantoenlabarradealtatensión,comoenlasbarrasde

losalimentadoresdemediatensión,realizandoposteriormenteelcálculodeflujodecargas

empleandoelsoftwareETAP.

3.2 Análisisdeoperacióndelalíneaaéreade66kV

Secontemplaevaluareldiseñodeunalíneadetransmisión,circuitosimplede1800metros

horizontal con conductores de cobre desnudo para el suministro de energía eléctrica,

evaluandolacapacidadtérmica,laestimacióndeparámetrosylaregulacióndetensiónpara

cumplirconlanormaNSEG71.

3.2.1CapacidadTérmicadelaLínea

Al considerar la potencia de los distintos consumos de la instalación eléctrica, según se

presentaenlaTabla3.1,lapotenciaquedebetransportarlalíneaaérea,esde10,8295MW

y4,8536MVAR,estoes:

SL =10,8295MW + j4,8536MVAR =11,8674∠24,14º (MVA)

Tabla3.1:ConsumosdePotencia

Alimentador Potenciaactiva(MW) Potenciareactiva(MVAR)

Aérea 10,8295 4,8536

AlimentadorA1 5,635 2,48



Luego,lacorrientenominalquedadefinidapor:

In =11,8674•106

3•66•103=103,8128(A)


38

Enconsecuencia,lacapacidadtérmicadelconductorseleccionadodebesermayora103,81

(A). En tal sentido, considerando los datos del fabricante descritos en la Tabla A.1 del

Anexo A, la capacidad térmica de la línea es de 360 (A), que supera con creces los

requerimientos de la instalación eléctrica. Cabe destacar que la topología de la línea de

transmisiónpresentaunvalormáximodelaflechade2.7Metros,porlotanto,ladistancia

entreconductoresdebetenerunvalormínimode1.1metros.

3.2.2 CálculodeRegulacióndeTensión

Considerando un conductor de cobre duro de 97.3 % de conductividad, se contempla

seleccionar el tamaño del conductor según la capacidad térmica requerida, con la

restricciónquesedebeasegurarunatensiónenelreceptorcomprendidaenun+-5%,esto

es,latensiónnodebeserinferiora62.7kVnimayora69.3kV.ConreferenciaalatablaA.1

del anexo A, al emplear un conductor de 2/0 AWG de 7 hebras, los párametros más

relevantesresultanser.

Radiomediogeométrico :0,0125Piesó0,00381Metros.

Resistenciaca :0,481ohm/millaa50Hzy50ºC.

ReactanciainductivaXa :0,443ohm/millaa1Piesdeseparación.

ReactanciainductivaXd :0,154ohm/millaa4.6Piesdeseparación.

Luego,laimpedanciadelalínea,resultaser:

Notemos la coincidencia de los resultados al emplear expresiones numéricas, esto es, la

reactanciadelalíneavienedadapor:

XL = 0,0628• lnDMGRMG

!

"#

$

%&•Largo = 0,0628• ln

4, 60, 0125!

"#

$

%&•1,8 = 0,668(Ohm)

)(668,0538,0609,18,1))154,0443,0(481,0( OhmjjZLínea +=•++=


39

Así,alevaluarlacaídadetensiónenelextremoreceptorsetiene:

(VN −VR )•VR = R•P + X •Q = (66−VR )•VR = 0,538•10,8295+ 0,668•4,8536

Desarrollandolaexpresión:

Luegoelvoltajeenelreceptorresultaser:

Porlotanto,dadoquesecumpleconlanorma,conunaregulacióndeun0,21%,severifica

queelconductorinstaladosatisfaceelrequerimientodelainstalación.

3.3 AnálisisdeoperacióndelosalimentadoresenMediaTensión

Con la finalidaddeverificar la operaciónde cadaunode los alimentadores, el análisis se

realizacomenzandodesdeelúltimotramo,verificandodeestemodoqueloscalibresdelos

conductoresinstalados,seanviablesparalainstalaciónenestudio.

3.3.1 Cálculodelaresistenciadelconductor

Unprimer aspecto a evaluar, en el cálculodeparámetros es la resistenciadel conductor,

para locualseutilizantablasnormalizadasyrelacionesnuméricasproporcionadasporel

fabricanteMadeco. Es así, que se define la resistencia en corriente continua y corriente

alterna, considerando el factor de corrección por efecto Piel (YS) y factor por efecto

proximidad(Yp).

Paralaobtencióndelvalorderesistenciaencorrientecontinua(RCC)seemplealafórmula

propuestaporelfabricante(Madeco),estoes:

RCC= !°! ∗ [1+ 𝛼20 𝑡 − 20 ](1+ 𝑍)

VR2 − 66•VR + 9,166 = 0

VR =66+ 662 − 4•9,166

2= 65,861(kV )


40

Dónde“A”eslaseccióndelconductor,“δ°”eslaresistividaddelmetal,“α20”eselfactorde

corrección temperatura, “Z” es el factor de cableado, normalmente 0,02 y “t” es la

temperaturadeoperacióna75°C.Así,dadoqueelconductoresdecobre(δ°=17,24)con

unasecciónde350MCM(177mm2),elvalordelaresistenciaencontinuaresultaser:

RCC =17,241177

• 1+ 0,00393 75− 20( )"# $% 1+ 0,02( )OhmKms&

'(

)

*+= 0,1208

OhmKms&

'(

)

*+

Paradeterminarlaresistenciaencorrientealternaesnecesarioincorporarelfactorde

correcciónporefectoPiel(YS),estoes:

Donde:

Así,considerandounafrecuencia“F”de50HZ,elvalordeXSresultaser:

Porlotanto,elfactordeefectopielparalosalimentadoresvienedadopor:

Porotrolado,alconsiderarlatopologíadelalimentadoresnecesarioincluirelfactorde

correcciónefectoproximidad(YP),elcualvienedefinidopor:

YS =XS4

192+ 0,8•XS4

Xs =15,9•10−4 •

F •1000RCC

"

#$

%

&'

12

XS =15,9•10−4 50•1000

0,1208"

#$

%

&'

12=1,0229

YS =1,02294

192+ 0,8•1,02294= 0,005676

YP =XP 4

192+ 0,8•XP•ds

!

"#

$

%&2

• 0,312• ds

!

"#

$

%&2!

"##

$

%&&+

1,18XP4

192+ 0,8•XP4

!

"

###

$

%

&&&

'

(

)))

*

+

,,,


41

S = 4,135MW + j1,88MVAR+1,5MW + j0,6MVAR = 5,635MW + j2, 48MVAR = 6,157∠23, 75º (MVA)

Donde:

Conreferenciaalascaracterísticasdelconductoryconsiderandolosdatosproporcionados

porelfabricante(VeranexoA),eldiametroexterior“d”resultaserde34,29mmyparauna

separación “s” entre conductores de 34,29 mm, el factor de corrección por efecto

proximidad(Yp)resultaser:

Porlotanto,laresistenciaOhmicaencorrientealterna(RAC)delconductorvienedadapor:

3.3.2EstudiodelAlimentadorA1

Enrelacióncon lareactancia inductiva,alemplear las tablasnormalizadasdescritasenel

anexo“A”,severificaqueporelconductorde350MCM,lareactanciavienedadapor“X”es

igual a 0,129 (Ohm/Kms). Por lo tanto, la impedancia de un alimentador simple con

conductoresdetamaño350MCMresultaser:

Cabe destacar que la citada impedancia deberá corregirse en función de la longitud del

alimentadorynúmerodeconductoresporfase.Lapotencianominalquedebetransportar

elalimentadorA1enmediatensióndebeserlapotenciademandadaporelalimentadorA2

máslacargaSC2.Luegolapotenciaresultaser:

XP =15,9•10−4 800•F

RCC

"

#$

%

&'

12=15,9•10−4 800•50

0,1208"

#$

%

&'

12= 0,9150

RAC = RCC • 1+YS +YP( ) = 0,1208• 1+ 0,005676+ 0,0168178( ) = 0,1235OhmKms!

"#

$

%&

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+=KmsOhmjZ L 129,01235,0


42

VN −VR( )VR = R•P + X •Q

Así,lacorrientenominalquedadefinidaporlamayorcorriente,entrelacorrientenominal

del transformador T1 y la corriente nominal definida por las cargas aguas abajo del

alimentador,estoes:

Enconsecuencia,lacapacidadtérmicadelconductordebesermayora328,040(A).Así,al

considerar el cable de cobre de tipo XAT de calibre 350 MCM y empleando las tablas

normalizadas del anexo “A”, se verifica que la capacidad térmica es de 390 (A). Cabe

destacar que el tramo es de 2 conductores por fase, el alimentador tiene una capacidad

térmicaholgada.Porotrolado,alevaluarlacaídadetensiónenlacoladelalimentador,se

tiene:

Considerando las corrientes del alimentador, esto es, dos conductores por fase y una

longitudde75metros,laimpedanciaresultaser:

Nota:Sedebetenerpresentequelareactanciacalculadaesunvaloraproximado,elcualse

encuentrajustificadomedianteexpresionesnúmericasdeAnexoF(Cálculodereactanciaen

alimentadoresdeMT).

Enconsecuenciasetiene:

(VN −VR )VR = 0,00463•5,635+ 0,00484•2, 48 = 0,03809

Por otro lado, empleando los resultados del cálculo de regulación de tensión en la línea

aérea,conreferenciadiagramadelafigura1.15, latensiónesperadaenlabarraN°1serÍa

65,861kV,así,latensiónsecundariaeneltrafoT1resultaser:

VST1 = 65,861•13,266

!

"#

$

%&=13,172(kV )

( )OhmjjZ L 00484,000463,0100075

2129,01235,0

+=•+

=

INSL =6,157•106

3•13,2•103= 269,299(A) INT1 =

7,5•106

3•13,2•103= 328,040(A)


43

S =1,635MW + j0, 780MVAR+ 2,5MW + j1,1MVAR = 4,135MW + j1,88MVAR = 4,542∠24, 45º (MVA)

VR =13,172+ 13,1722 − 4•0,03809

2=13,169(kV )

Porlotantolaregulaciónesperadaserá0,23%,locualpermitequeelconductorinstalado

puedasatisfacerplenamentelosrequerimientosimpuestosporlanormaNSEG71.

3.3.3 EstudiodelAlimentadorA2


anexo “A”, severificaqueporel conductorde350MCM, la reactanciavienedadapor “X”

igual a 0,129 (Ohm/Kms). Por lo tanto, la impedancia de un alimentador simple con

conductoresdetamaño350MCMresultaser:

Cabe destacar que, la citada impedancia deberá corregirse en función de la longitud del

alimentadorynúmerodeconductoresporfase.

LapotencianominalquedebetransportarelalimentadorA2enmediatensióndebeserla

potencia demandada por el transformador T2más la potencia de la carga SC3. Luego la

potenciaresultaser:



alimentador,estoes:


considerar el cable de cobre de tipo XAT de calibre 350 MCM empleando las tablas


⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+=KmsOhmjZ L 129,01235,0

INSL =4,542•106

3•13,2•103=198,661(A) INT1 =

7,5•106

3•13,2•103= 328,040(A)


44

destacar que el tramo es de 2 conductores por fase, el alimentador tiene una capacidad

térmicaholgada.

Porotrolado,alevaluarlacaídadetensiónenlacoladelalimentadorsetiene:

Considerando las corrientes del alimentador, esto es, dos conductores por fase y una

longitudde110metros,laimpedanciaresultaser:

Nota:Sedebetenerpresentequelareactanciacalculadaesunvaloraproximado,elcualse

encuentrajustificadomedianteexpresionesnúmericasdeAnexoF(Cálculodereactanciaen

alimentadoresdeMT).


(VN −VR )VR = 0,00679•4,135+ 0,00709•1,88 = 0,0414

Por otro lado, empleando los resultados del cálculo de regulación de tensión en el

alimentador, conreferenciaaldiagramade la figura1.15, la tensiónesperadaen labarra

N°2resultaser13,169kV.

Porlotanto:



3.3.4EstudiodelAlimentadorA3


anexo“A”,severificaqueporelconductorde350MCM,lareactanciavienedadaporX=


( )OhmjjZL 00709,000679,01000110

2129,01235,0

+=•+

=

VR =13,169+ 13,1692 − 4•0,0414

2=13,165(kV )


45

INSL =1,66•106

3•13,2•103= 72,606(A) INT 2 =

3•106

3•13,2•103=131,216(A)


( )OhmjjZL 0271,00259,01000210

1129,01235,0

+=•+

=

0,129(Ohm/Kms). Porlotanto,laimpedanciadeunalimentadorsimpleconconductores

detamaño350MCMresultaser:

Cabe destacar que, la citada impedancia deberá corregirse en función de la longitud del

alimentadorynúmerodeconductoresporfase.Lapotencianominalquedebetransportar

el alimentador A3 en media tensión, debe ser la potencia demandada por el motor de

Inducción,máslaSC4.Luegolapotenciaresultaser:



alimentador,estoes:


considerar el cable de cobre de tipo XAT de calibre 350 MCM empleando las tablas


destacar que el tramo es de 1 conductor por fase, el alimentador tiene una capacidad

térmicaholgada.Porotrolado,alevaluarlacaídadetensiónenlacoladelalimentadorse

tiene:

Considerandolascorrientesdelalimentador,estoes,unconductorporfaseyunalongitud

de210metros,laimpedanciaresultaser:


(VN −VR )VR = 0,0259•1,5+ 0,0271•0, 715= 0,05822

)(º48,2566,1715,05,13,08,04154,07,0 MVAMVARjMWMVARMWMVARjMWS ∠=+=+++=

⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+=KmsOhmjZ L 129,01235,0


46

Por otro lado, empleando los resultados del cálculo de regulación de tensión en el

alimentador, conreferenciaaldiagramade la figura1.15, la tensiónesperadaen labarra

N°3resultaser13,165kV.

Porlotanto:

VR =13,165+ 13,1652 − 4•0,05822

2=13,161(kV )



3.4 FlujodePotenciaMedianteSoftwareETAP

3.4.1 Fundamentos

El estudio de flujo de potencia o flujo de cargas es una herramienta fundamental para

analizarlaoperaciónyplanificacióndelSistemaEléctricodePotencia(SEP),enunsistema

derégimenequilibrado.

ConocidalatopologíadelSEP,lademandaencadabarraylapotenciasuministradaporel

sistema,esposibledeterminarlossiguientesparámetros:

§ LastensionesencadabarradelSEP.

§ LosflujosdepotenciaPyQencadaelementodelSEP.

§ LadistribucióndecorrientesenloselementosdelSEP.

Comoresultadodelcálculodeflujodecarga,seestableceelanálisisqueincluye:

§ Estudiarlosefectossobreladistribucióndepotenciacuandoseproducenpérdidas

temporalesdelsistema.

§ Programar las ampliaciones necesarias del SEP y determinar su mejor operación

teniendoencuentaconsumosylíneas.

Para realizar el análisis y estudio de flujo de potencia, es necesario modelar el sistema

eléctricodepotenciaparalocualseutilizaelsoftwareETAP.Entalsentido,enlafigura3.1,


47

sepresentaeldiagramaunilinealdelSEPeléctricomedianteETAP,identificandolosflujos

depotenciayporcentajesdetensiónrespectoalanominalesperadosenlaredeléctrica.


48

Figura3.1:DiagramaUnilinealdeFlujodeCargasMedianteETAP


49

3.4.2 TensiónenBarras

3.4.2.1FlujodePotenciaenlaLíneade66kV(CargadelaLínea)

Conreferenciaaldiagramaunilinealdelafigura3.2,latensiónpresenteserádeun99,99%

respectoalanominalylosflujosdecargasepresentaneneldiagramaunilineal.

Figura3.2:DiagramaUnilinealdeFlujodePotencialíneade66kV


50

3.4.3 FlujodePotenciaenAlimentadoresdeMediaTensión(Cargadelosconductores)

Conreferenciaaldiagramaunilinealdelafigura3.3,lastensionespresentesserándeunun

99,59%,99,58%y99,56%respectoalanominal,ademáslosflujosdecargasepresentan

eneldiagramaunilineal.

Figura3.3:DiagramaUnilinealdeFlujodePotenciaAlimentadoresenMediaTensión3.4.4 FlujodePotenciaenlosTransformadores(CargadelosTransformadores)

Con referencia a la figura 3.4, las tensiones presentes para el transformador T1 estarán

entre un 99,99% y 99,59% y para el transformador T2 de un 99,56% y un 99,28%,

ademáslosflujosdecargasepresentanenambasfiguras.


51

Figura3.4:DiagramadeFlujodePotenciaenlosTransformadores

3.4.5 Factor de Potencia en empalme (Requerimientos de Corrección de Factor de Potencia)Con referencia a la figura 3.5, se presenta el factor de potencia por cada barra y para el

empalmedelSEP.

Figura3.5:FactoresdePotenciaporBarra


52

3.5 EvaluaciónderesultadosdecaídadeTensiónenlosConductoresUna vez obtenidos los resultados de los cálculos de caída de tensión en cada una de las

barrasyconductoressimuladomedianteelsoftwareETAPenlatabla3.3sepresentanun

cuadrocomparativoconlosresultadosobtenidosenformamanualy loscálculadosporel

software,queparaefectosdeconsiderarunresultadocorrecto,seaceptaráunerrordeun5

%.

Tabla3.2:ValoresComparativosdeCaídalaTensiónenlosConductores

VrTensiónIdeal

(kV)

Tensión(kV)

Calculada

Tensión(kV)

ETAP%Error

LíneaAérea 66 65,861 65,99 0,2

AlimentadorA.1 13,2 13,169 13,14 0,22

AlimentadorA.2 13,2 13,165 13,14 0,19

AlimentadorA.3 13,2 13,161 13,14 0,1

Con respecto a la tabla 3.2 se verifica que los resultados mediante cálculo en detalle

coincidenconlosentregadosporelsoftwareETAP.


53

CAPÍTULOIV:CÁLCULODECORTOCIRCUITOTRIFÁSICO


54

4.1. Fundamentos

Laplanificación,eldiseñoylaoperacióndelossistemaseléctricosdepotencia,requierede

acuciosos estudios para evaluar su comportamiento, confiabilidad y seguridad. Estudios

típicosque se realizan son flujosdepotencia, estabilidad, coordinacióndeproteccionesy

cálculodecortocircuitoetc.Unbuendiseñodebeestarbasadoenestudiosqueincluyenla

selección de voltaje adecuado, tamaño del equipamiento y selección apropiada de

protecciones. Lamayoríadelosestudiosnecesitadeuncomplejoydetalladomodeloque

representealsistemadepotencia,generalmenteestablecidoen laetapadeproyecto. Los

estudiosdecortocircuitossontípicosejemplosdeestos,siendoesencialparalaselecciónde

equiposyelajustedesusrespectivasprotecciones.

Elalcancedelpresenteanálisisdecortocircuitotrifásico,esdeterminarelcomportamiento

delsistemaeléctrico,antelaocurrenciadefallas,conelfindefijarelajustedelosrelésde

protección de los elementos del SEP. Es por esto, que la simulación con el software se

realizaconcorrientesdecortocircuito trifásicode30ciclos, conelpropósitode justificar

resultadosobtenidosdelassimulacionesdelsoftwareETAP,serealizaelcálculoenforma

manual,elcualhaseguidoelestándardefinidoporlaNormaANSI.

Z0 = ZSEP + ZLT = 0,00575∠74,68º (p.u)

Z1 = ZT1 + ZA1 = 0,0936∠82, 73º (p.u)

Z3 = ZA3 + ZT 2 = 0,3018∠81,63º (p.u)

Entalsentido,paracadacasosepresentaeldiagramaunilinealconlafallaconsideradaysu

simulacióndelafallaconelsoftwareETAP.4.2 DefinicióndeconstantesyconsideracionesPara lograr una mejor comprensión, se presenta un diagrama unilineal con valores de

impedanciasenlafigura4.1,valoresquesehanextraídodelcálculoen(p.u)delanexoD.


55

Figura4.1:DiagramadeImpedanciasdelSEP


56

4.3 CálculodeCortocircuitoTrifásicoporBarras

4.3.1 Cortocircuito3øenBarraN°1

ParaelcálculodecortocircuitoenbarraN°1,conreferenciaaldiagramadeimpedanciade

lafigura4.1,esposibleconfeccionarundiagramadelaredeléctricasimplificada(verfigura

4.2). Cabe destacar que el sistema en estudio solo proporciona un aporte de falla

provenientedesdelalíneadetransmisión.Porlotantoelcálculomanualsolocontemplalas

impedanciasinvolucradasdesdedichafuente.

LuegolacorrientedefallaenporunidadparalabarraN°1resultaser:

).(º68,740264,174º68,7400575,0

º01º01

0

upZ

IF −∠=∠∠

=∠

=

Puestoque labarraN°1 seencuentraen la zona Ide66kV, la corrientebase resulta ser

87,477(A)yportantolamagnituddecorrientedefallaenamperesvienendadaspor:

ITReal = Iccº /1• Ib1 =174,026•87, 477(A) =15,232(kA)

Figura4.2:DiagramadeImpedanciasparaFalla3øenBarraN°1


57

Con referencia a la falla “F1”, en la figura4.3, sepresenta el diagramade la redeléctrica

analizadamedianteelsoftwareETAP,endondeseidentificalacorrientedefallaenlabarra

N°1

Figura4.3:AnálisisdeFalla“F1”MedianteETAP

Delanálisiscomparativoesposibleverificarlacoincidenciaentrelosresultadosentregados

porambosprocedimientos.



lafigura4.1,esposibleconfeccionarundiagranadelaredeléctricasimplificada(verfigura

4.4), a través de la cual se obtiene que la impedancia equivalente en por unidad, la

cualresultaser:

).(º27,8209930,0).(09840,001337,0)( 10 upupjZZZEQ ∠=+=+=


58


).(º27,8208,10º27,8209930,0

º01º01 upZ

IEQ

F −∠=∠

∠=

∠=

PuestoquelabarraN°2seencuentraenlazonaIIde13,2kV,lacorrientebaseresultaser

437,387(A)yportantolamagnituddecorrientedefallaenamperesvienedadapor:

)(404,4)(387,43707,101/º 2Re kAAIbIccIF al =•=•=




N°2.


59




4.3.3 Corcocircuito3øenBarraN°3



4.6),atravésdelacualseobtienequelaimpedanciaequivalenteenporunidadresultaser:

ZEQ = (Z0 + Z1 + ZA2 ) = 0,01375+ j0,09884(p.u) = 0,0998∠82,08º (p.u)


60


).(º08,82020,10º08,820998,0

º01º01 upZ

IEQ

F −∠=∠

∠=

∠=

PuestoquelabarraN°3seencuentraenlazonaIIde13,2kV,lacorrientebaseresultaser

437,387(A)yportantolamagnituddecorrientedefallaenamperesvienedadapor:





N°3.


61







4.8), a través de la cual se obtiene que la impedancia equivalente en por unidad la cual

resultaser:

).(º74,814016,0).(39742,005768,0)( 3210 upupjZZZZZ AEQ ∠=+=+++=

LuegolacorrientedefallaenporunidadparalabarraN°4es:

).(º74,814901,2º74,8104016,0

º01º01 upZ

IEQ

F −∠=∠

∠=

∠=

PuestoquelabarraN°4seencuentraenlazonaIIIde6,3kV,lacorrientebaseresultaser

916.429(A)yportantolamagnituddecorrientedefallaenamperesvienedadapor:


62





N°4.



63



Una vez calculadas las corrientes de falla, en la Tabla 4.1 se resumen los resultados

obtenidos, conel objetivode comparar los valoresobtenidosde las simulacionesde falla

trifásica que se realizaron mediante el software ETAP. Para efectos de considerar un

resultadocorrecto,seaceptaráunerrordeun5%.

Tabla4.1:ValoresComparativosdeCorrientesdeCortocircuitoTrifásico

Barras Tensión(kV)Icc3Φ(kA)

Etap

Icc3Φ(kA)

Cálculado%Error

Barra1 66 15,28 15,232 0,32

Barra2 13,2 4,41 4,404 0,14

Barra3 13,2 4,23 4,382 3,47

Barra4 6,3 2,23 2,28 2,2

Con respecto a la Tabla 4.1, se verifica que los resultados mediante cálculo en detalle

coincidenconlosentregadosporelsoftwareETAP.


64

CAPÍTULOV:ESTUDIODECOORDINACIÓNDEPROTECCIONESMEDIANTEETAP


65

5.1 FundamentosLosdispositivosdeprotecciónsonelementosdestinadosadetectarcondicionesanómalas

defuncionamientoenlasredeseléctricas,másnoapreveniraccidentes,perosiadisminuir

lasconsecuenciasqueestostengantantocomoparalaspersonas,comoparalamismared

eléctrica.

En la actualidad los dispositivos de protección tienen la obligación de ser especialmente

selectivos y rápidos en la detección de condiciones anómalas de funcionamiento, por lo

tanto el estudio de estos elementos de protección, se ha concentrado en desarrollar

dispositivoscapacesdedetectarmásdeunparámetroalavez,teniendoencuentaelfactor

económicoquedictalanecesidaddecadaunodeestosdispositivosdeprotecciónenserie.

El correcto estudiode la aplicaciónde estas filosofías y los dispositivos deprotección se

conoceconelnombre“coordinación”.

Deacuerdoconestadefinición,cuandoseaplicanenunsistemadosomásdispositivosde

protección,eldispositivomáscercanoalafalla(enelladodealimentacióndelafalla)esel

dispositivo“principal”.Eldispositivoadyacentealaalimentacióneselde“respaldo”.Esporesto,queenel estudiode coordinacióndeprotecciones, es cadavezmás frecuente

emplearherramientasnuméricasquefacilitanypermitenapoyarelestudio.Entalsentido,

sedestacaelsoftwareETAP,elcualseutilizaenelpresenteseminario.5.2 AnálisisdecoordinacióndeProteccionesAcontinuaciónserealizaelanálisisdecoordinacióndeproteccionesparafallatrifásica.En

tal sentido, para cada caso se presenta el diagrama unilineal con la falla considerada, la

secuencia,tiempodeoperaciónylacartadecoordinaciónasociada.

Cabe destacar que los ajustes considerados en las protecciones corresponden a los

existentesenterrenoydescritosenelanexoE.


66

5.2.1 AnálisisdeFallaTrifásicaenBornesdelMotordeInducción

Conreferenciaalanálisisdecoordinacióndeprotecciones,en la figura5.1,sepresentael

diagramaunilinealdelaredconlasecuenciadeoperacióndelasproteccionesfrenteauna

fallatrifásicaenlosbornesdelmotordeinducción.

Figura5.1:FallaTrifásicaenBornesdelMotordeInducción


67

Porotrolado,lostiemposysecuenciasdeoperaciónsepresentanentabla5.1.Asípara

lafallatrifásicaenlosbornesdelmotordeInducción,losrelésR2,R3,R6yR7detectanla

corrientedefallademanerasimultánea,protegiendovíalaunidad50conuntiempode

0,01segundos,dandolaseñaldeaperturainstantáneaacadainterruptorasociadosalos

relésantesmencionados.

Tabla5.1:SecuenciayTiempodeOperacióndelasProtecciones

Comoresultadodelestudio,severificanproblemasdeselectividad,queobliganaredefinir

losajustes.Yasí,queconayudadelsoftwareETAPesposibleproponernuevosajustes,los

cualesseresumenenlatabla5.2.

Tabla5.2:ResumenComparativodeAjustesparalosRelésdeProtección

Relé

ANTES DESPUÉS50 51 50 51

UI*CT Tiempo Pickup*CT TimeDial


R5 4 0,01 0,2*CT 3 2,99 0,04 0,29*CT 5,26R6 3,33 0,01 0,6*CT 2 11,16 0,36 0,6*CT 12,51R7 5 0,01 FLA=80(A) StandartCurva2 5 0,01 FLA=80(A)

StandartCurva2


68

Con los nuevos ajustes propuestos, en la tabla 5.3 se presenta la secuencia y tiempo de

operacióndelasprotecciones.

Así para la falla trifásica en los bornes del motor de Inducción, el relé R7 detecta la

corrientedefalla,protegiendovíalaunidad50conuntiempode0,01segundos,dandola

señaldeapertura instantáneaal interruptorCB7, a suvezel reléR6da respaldovía la

unidaddecortoretardoconuntiempode0,36segundos.Encasodequelosrelésantes

mencionadosnooperen,elreléR5darespaldovíalaunidad51,conuntiempode0,738

segundos.


Acontinuación,en la figura5.2sepresenta lacartadecoordinación,endondeseverifica

unaadecuadaselectividad.

Sepuedeapreciarquebajoestacondición,primerooperalaunidadinstantáneadelreléR7,

siporalgúnmotivodichorelénoactuara,elreléR6lebrindarespaldomediantelaunidad

50,encasodequeningunodelosrelésantesmencionadosoperara,actúalaunidad51del

reléR5comotercerrespaldo.


69

Figura5.2:CartadeCoordinación


70

5.2.2 AnálisisdeFallaTrifásicaenlaBarraN°4



fallatrifásicaenlabarraN°4.

Figura5.3:FallaTrifásicaenlaBarraN°4


71


la falla trifásica en la barraN°4, los relés R2, R3 y R6 detectan la corriente de falla de

manerasimultánea,protegiendovíalaunidad50conuntiempode0,01segundos,dando

la señal de apertura instantánea a cada interruptor asociados a los relés antes

mencionados.Asuvez,el reléR4darespaldovía launidad51conun tiempode0,179

segundos.





Tabla5.5:ResumenComparativodeajustesparalosRelésdeProtección

Relé




R3 3,125 0,01 0,38*CT 4 17,87 0,13 1,6*CT 6,93R4 ----------- --------- 0,38*CT 3 17,87 0,13 1,6*CT 6,93R5 4 0,01 0,2*CT 3 2,99 0,04 0,29*CT 5,26R6 3,33 0,01 0,6*CT 2 11,16 0,36 0,6*CT 12,51


72



Así para la falla trifásica en la barra N°4, el relé R6 detecta la corriente de falla,

protegiendovíalaunidad50conuntiempode0,36segundos,dandolaseñaldeapertura

instantánea al interruptor CB6, a su vez el relé R5 da respaldo vía la unidad de largo

retardoconuntiempode0,738segundos.Encasodequelosrelésantesmencionadosno

operen, los relésR3 yR4dan respaldo vía la unidad51demanera simultánea, conun

tiempode1,11segundos.




Sepuedeapreciarquebajoestacondición,primerooperalaunidadinstantáneadelreléR6,

siporalgúnmotivodichorelénoactuara,elreléR5lebrindarespaldomediantelaunidad

51,encasodequeningunodelosrelésantesmencionadosoperara,actúalaunidad51del

reléR4simultáneamenteconR3,comotercerycuartorespaldo.


73

Figura5.4:CartadeCoordinación


74

5.2.3 AnálisisdeFallaTrifásicaenlaBarraN°3



fallatrifásicaenlabarraN°3.

Figura5.5:FallaTrifásicaenlaBarraN°3


lafallatrifásicaenlabarraN°3,losrelésR2yR3detectanlacorrientedefallademanera

simultánea,protegiendovíalaunidad50conuntiempode0,01segundos,dandolaseñal

deaperturainstantáneaacadainterruptorasociadosalosrelésantesmencionados.Asu

vez,elreléR4darespaldovíalaunidad51conuntiempode0,179segundos.


75





Tabla5.8ResumenComparativodeajustesparalosRelésdeProtección

Relé




R2 1,25 0,01 0,38*CT 4 6,57 0,08 0,33*CT 6,72R3 3,125 0,01 0,38*CT 4 17,87 0,13 1,6*CT 6,93R4 ----------- --------- 0,38*CT 3 17,87 0,13 1,6*CT 6,93




76

AsíparalafallatrifásicaenlabarraN°3,losRelésR3yR4detectanlacorrientedefallade

manerasimultánea,protegiendovíalaunidad50conuntiempode0,13segundos,dando

la señal de apertura instantánea a los interruptores CB3 y CB4, a su vez el relé R2 da

respaldovíalaunidaddelargoretardoconuntiempode0,453segundos.




Sepuedeapreciarquebajoestacond

evaluaciÓn de la operaciÓn del Área de concentrado...

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