proteccion por relevadores.pdf

7/26/2019 proteccion por relevadores.pdf

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PGIN 2EEESE C C IN M XIC O

Generalidades.................................................................................................................... 78Proteccin de distancia........................................................................................................78Proteccin por hilo piloto.....................................................................................................83Proteccin de lneas de distribucin..................................................................................... 85Proteccin de lneas de subtransimisin ............................................................................ 107Sistema de proteccin piloto ............................................................................................. 112Canales de comunicacin................................................................................................... 112

1.7 PROTECCIN DE BARRAS (BUSES) . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 119

1.8 PROTECCIN DE REACTORES EN DERIVACIN . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .122

PROTECCIN POR RELEV DORES


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1 PR O T E C C I N P O R R E L E V A D O R E S

1.1 IN T R O D U C C I N

Los sistemas elctricos se han venido haciendo cada vez ms

complejos en forma natural y debido a la integracin de las

redes elctricas, esto es una cosa que ocurre por la cada vez

mayor dependencia de la sociedad moderna de la energa

elctrica, ya que en ocasiones una interrupcin del servicio

elctrico con una duracin corta de tiempo, puede resultar

catastrfica, por ejemplo: en los hospitales, el equipo desoporte de vida; en la industria, los procesos continuos, las

redes de computadoras y los sistemas de comunicacin,

demandan un suministro que sea prcticamente

ininterrumpible.

Los relevadores para la proteccin han evolucionado desde

los instrumentos electromecnicos con contactos de disparo

hasta los actuales basados en microprocesadores. La

operacin de los primeros relevadores se basaba en lainteraccin entre dos flujos senoidales para producir un par

de operacin y de restriccin. Los relevadores estticos

estn basados en la comparacin de las cantidades magnitud

y/o fase. Los relevadores basados en microprocesadores


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adicionan de los clculos numricos y de las decisiones

lgicas.

L

A S C A U S A S D E FA L L A S

Cada elemento componente de un sistema elctrico de potencia,

est sujeto a una falla o cortocircuito, los elementos del sistema

elctrico de potencia son: g e n e r a d o r e s , t r a n s f o r m a d o r e se l e v a d o r e s , b a r r a s , l n e a s d e t r a n s m i s i n , t r a n s f o r m a d o r e s

r e d u c t o r e s y l o s a l i m e n t a d o r e s d e l a s r e d e s d e d i s t r i b u c i n q u e

a l i m e n t a n a l a s c a r g a s .

Las causas de falla pueden ser principalmente cualquiera de las

siguientes:

1. El aislamiento del equipo que est en buenas condicionespuede estar sujeto a sobretensiones de corta duracin

(transitorios), debidas a descargas atmosfricas (rayos)

directas o indirectas, o bien, por maniobra de interruptores.

Estas sobretensiones producen fallas de aislamiento, dando

como resultado fallas directas o indirectas que producen a su

vez daos en el aislamiento, resultando corrientes de falla o

cortocircuito, estas corrientes pueden resultar varias veces

mayores que las corrientes nominales de los equipos o de

carga.

2. Otra causa de falla es el envejecimiento del aislamiento, elcual puede producir ruptura, an al valor de voltaje normal a

la frecuencia del sistema.

3.La tercera causa de fallas es un objeto externo, tal como una

rama de rbol, pjaros, cuerdas o cables, roedores, etctera,

que producen la unin entre dos conductores, o bien, un

conductor a tierra.



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T I P O S D E FA L L A S

Los tipos y naturaleza de las fallas en un sistema elctrico

trifsico se clasifican en forma normal como: (a) Fallas de fase atierra, (b) Fallas permanentes, (c) Fallas transitorias y (d) Fallas

semitransitorias.

a) F a l l a s d e f a s e a t i e r r a .

Las fallas que involucran ms de una fase con o sin tierra, se

denominan f a l l a s d e f a s e , cuando involucran una fase y tierra

se llaman f a s e s a t i e r r a .

b) F a l l a s p e r m a n e n t e s .

Las fallas permanentes se crean cuando hay perforacin o

ruptura de aislamientos, ruptura de conductores, objetos o

partes haciendo contacto permanente con tierra o con otros

conductores. Estas fallas las detectan los relevadores y

disparan a los interruptores, los cuales, por la naturaleza

permanente de la falla, permanecen abiertos.

c) F a l l a s t r a n s i t o r i a s .

Las fallas transitorias son de corta duracin y estn creadas

por las sobretensiones transitorias, bsicamente estn

provocadas por los flameos a travs de los aislamientos,

debidos a los transitorios de sobretensin, los cuales se

transforman en fallas a la frecuencia del sistema. Este tipo de

fallas las ven los relevadores y se liberan disparando los

interruptores, despus de un cierto tiempo se presenta la

desionizacin y los interruptores se pueden cerrar en forma

automtica, cuando as es requerido para restaurar el servicio.

d) F a l l a s s e m i t r a n s i t o r i a s .

Las fallas semitransitorias estn creadas por objetos externos,

tales como ramas de rbol o presencia de roedores. En las



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lneas de voltajes medios, los sistemas de recierre mltiple,

como los restauradores, pueden permitir que los objetos de

falla se quemen, permitiendo que el servicio se pueda

restablecer, mejorando con esto la confiabilidad de lossistemas. Estos sistemas de recierre slo se usan en las redes

de distribucin.

E F E C T O S D E FA L L A S

La falla trifsica es la ms peligrosa, debido a que produce la

mxima corriente de cortocircuito anormal, no se libera

rpidamente y es la ms severa para las mquinas y equipos

elctricos. En general, si las fallas no son liberadas prontamente,se pueden presentar los siguientes efectos:

1. Los generadores, transformadores, barras y otros equiposen serie con la falla se pueden daar, debido a

sobrecalentamiento y al desarrollo de fuerzas mecnicas

severas que se presentan de una manera violenta.

2. Las fallas con arcos elctricos son un riesgo de incendiosque se pueden expandir por la subestacin o las

instalaciones, a menos que sean eliminadas por equipo de

proteccin adecuado que acte sobre los interruptores, es

decir, la proteccin se da con el binomio interruptor-

relevador.

3. Las fallas pueden reducir el perfil de voltaje en el sistemaelctrico completo, y por lo tanto, afectar las cargas. Una

cada de frecuencia puede producir la inestabilidad entre

sistemas interconectados y conducir a la prdida de

sincronismo.

4. Las fallas asimtricas conducen a un desbalance devoltaje y a la presencia de corrientes de secuencia

negativa, las cuales conducen a un sobrecalentamiento.



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E L P R O PS I T O D E L A P R O T E C C IN P O R R E L E V A D O R E S

La proteccin por relevadores se usa para detectar las fallas enlas lneas o los aparatos, e iniciar la operacin de los dispositivos

de interrupcin en los circuitos para aislar los equipos o aparatos

con falla. Los relevadores se usan tambin para detectar

condiciones de operacin indeseables o anormales, adems de las

causadas por el equipo en falla, ya sea que operen una alarma o

inicien la operacin de los interruptores. Los relevadores de

proteccin protegen al sistema elctrico desconectando las lneas

o equipos en falla, de manera que se minimice el efecto de la falla

y se mantenga la continuidad del servicio en el resto del sistema.

1 . 2 E L T R A T A M I E N T O E S T A D S T I C O D E L A S F A L L A S

Como referencia, para dar la importancia que tienen las

protecciones, se puede establecer que en algunos sistemas

elctricos las fallas tienen una distribucin de probabilidad de

ocurrencia como sigue:

Fa llas de natura leza e lctr ica. .. . 73%

Fallas de operacin de

relevadores y de otros

dispositivos.

12%

Fallas debidas a errores de

personal.

15%

Las estadsticas limitadas no son siempre coherentes, segn sean

las fuentes consultadas; sin embargo, algunas informaciones son

particularmente tiles en la fase de planeacin, por ejemplo

aqullas relacionadas con las fallas y su correlacin con las

partes elctricas, geogrficas, meteorolgicas y ambientales.



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Como un ejemplo de referencia, se pueden mencionar algunos

datos tpicos de fallas en sistemas de 230/115 kV como una

distribucin anual (referidas como porcentaje de la capacidad

instalada).

EQUIPO O PARTE DEL SISTEMA : PORCENTAJE TOTAL ANUAL :

Lneas reas (mayor de 115 kV).

Equipos de maniobra.

Transformadores.

Generadores.

Equipo secundario.

(TCs x TPs, relevadores,

etctera).

33% 1 Falla / 80 Km.

10% 1 Falla /400 MW

12% 1 Falla / 15 MW

7% 1 Falla / 40 MW

38% 1 Falla /180 MW

O T R O S A S P E C T O S C O N S I D E R A D O S E N L A P R O T E C C I N

En la proteccin de un sistema elctrico, se deben examinar tresaspectos:

1. Prevencin contra fallas elctricas.

2. Operacin normal.

3. La limitacin de defectos debidos a fallas.

U N A O P E RA C I N N O R M A L S U P O N E :

La inexistencia de fallas del equipo.

La inexistencia de errores del personal de operacin.

La inexistencia de fallas por causas desconocidas.



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A L G U N O S E L E M E N T O S PA R A L A P R E V E N C I N C O N T R A FA L L A S

E L C T R I C A S

Considerando que resultara antieconmico intentar eliminar por

completo las fallas del sistema, se deben tomar de cualquier

forma algunas medidas en el sentido de prevenir o limitar los

efectos de las mismas. Algunas de estas medidas preventivas son:

Uso del aislamiento adecuado.

La coordinacin del aislamiento.

Verificacin del blindaje en lneas y subestaciones y delbajo valor de resistencias al pie de la torre.

Revisar que las instrucciones o procedimientos paraoperacin, mantenimiento, etctera, sean los apropiados.

L

A L I M I T A C I N D E L O S E F E C T O S D E F A L L A D E B E I N C L U I R

:

1. La limitacin de la magnitud de las corrientes decortocircuito (seccionamiento de barras, uso de reactores

serie).

2. El diseo capaz de soportar los efectos mecnicos ytrmicos de las corrientes de falla.

3. La existencia de circuitos mltiples y la generacin dereserva apropiada para cada condicin de operacin.

4. La existencia de los relevadores apropiados y de otrosdispositivos, como por ejemplo, los interruptores con

suficiente capacidad interruptiva.

5. Los medios para observar la efectividad de las medidas

anteriores (registradores).

6. Anlisis frecuentes de los cambios en el sistema(crecimiento y variaciones de carga), con los

consecuentes ajustes de los relevadores, reorganizacin

del esquema operativo, etctera.



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E S C O N V E N I E N T E M E N C I O N A R Q U E L O S P R I N C I P A L E S O B J E T I V O S D E L O S

E S T U D I O S D E L O S E S Q U E M A S D E P R O T E C C I N S O N M I N I M I Z A R :

El costo de reparacin de las fallas.

La probabilidad de que una falla se puede propagar o

involucrar a otro equipo.

El tiempo que un equipo permanezca inactivo, reduciendo

la necesidad de las reservas.

Las prdidas econmicas.

C

A R A C T E R S T I C A S G E N E R A L E S D E L O S E Q U I P O S D E P R O T E C C I N

En general, hay dos principios bsicos que se deben obedecer en

secuencia y que son:

1. En ningn caso, una proteccin debe operar si no existefalla en su zona de influencia o control.

2. Si existe falla en su zona, las rdenes deben corresponderexactamente aquello que se espera, considerando de

alguna forma la severidad y localizacin de la falla.

De lo anterior, resulta que la proteccin por medio de relevadores

tiene dos funciones:

U n a f u n c i n p r i n c i p a l que es la de promover una rpida salida de

servicio de un elemento del sistema, cuando ste sufre un

cortocircuito o cuando comienza a operar de manera anormal; de

tal forma que pueda causar daos o interferir con la correcta

operacin del resto del sistema. En esta funcin, un relevador

(elemento detector-comparador y analizador) es auxiliado por el

interruptor, de manera que el esquema de proteccin engloba las

dos funciones:

U n a f u n c i n s e c u n d a r i a indicando la localizacin de los distintos

tipos de fallas, permitiendo una reparacin ms rpida y la



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posibilidad de analizar la eficiencia y las caractersticas

operativas de la proteccin adoptada.

Los sistemas de proteccin dependen para su operacin de:

Las seales censadas del sistema elctrico, comocorriente y tensin a travs de los transformadores de

instrumento, as como de la alimentacin de corriente

directa para el control y lgica del relevador del canal de

comunicacin en el caso de las lneas de transmisin en

las que se apliquen esquemas de proteccin piloto, de

alambrado entre cada uno de los elementos citados, de

relevadores auxiliares, etctera, para poder finalmente

tomar la accin de desconexin del elemento fallado delsistema elctrico al actuar sobre el interruptor de

potencia.

La falla de cualquier eslabn en la cadena constituida porel esquema de proteccin ya descrita, implica la falla de la

cadena.

L

A S C A U S A S P R I N C I P A L E S Q U E P U E D E N C O N S T I T U I R E L M O T I V O D E F A L L A

D E L O S E S Q U E M A S D E P R O T E C C I N S O N :

Transformadores de corriente y sus circuitos asociados.

Transformadores de potencial y sus circuitos asociados.

Prdida de alimentacin auxiliar de corriente directa por:

a) Cortocircuito.

b) Circuito abierto.

c) Falla de switches auxiliares.

Fallas de relevadores.



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Falla del canal de comunicacin en los esquemas de

proteccin piloto.

Los esquemas de proteccin se eslabonan finalmente ainterruptores para aislar la falla. Estos tambin fallan

ocasionalmente.

L A S C A U S A S D E L A S F A L L A S E N L O S I N T E R R U P T O R E S S ON , E N O R D E N

D E C R E C I E N T E D E F R E C U E N C I A D E A P A R I C I N :

1. Prdida de la alimentacin auxiliar de corriente directa.

2. Bobina de disparo abierta.

3. Bobina de disparo en cortocircuito.

4. Falla mecnica del mecanismo de disparo.

5. Incapacidad de los contactos principales para interrumpirla corriente o falla en cmaras interruptivas o elementos

de las mismas.

6. Falla del canal de comunicacin en los esquemas deproteccin piloto.

7. Prdida de transmisin/recepcin del canal decomunicacin.

8. Transmisin/recepcin presente antes de la ocurrencia defalla.

9. Operacin de la transmisin/recepcin por interferencia

electromagntica.



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T I P O S B S I C O S D E R E L E V A D O R E S

La mayora de los tipos de proteccin por relevadores consisten

de un elemento de deteccin con contactos. Los

elementos de deteccin electromecnica operan usualmente por

el principio de atraccin magntica, el principio de calefaccin o

el principio de induccin electromagntica para abrir o cerrar

contactos. Los relevadores de estado slido o esttico, por lo

general convierten la seal de entrada, que puede ser una

corriente, voltaje o potencia, a una seal proporcional en milivolts

en corriente directa, que es aplicada a amplificadores con

transistores ajustables. La salida de estos relevadores puede serotra seal de C.D. en milivolts, para ser aplicada a una lgica de

transistores, o bien, para el cierre de contactos.

Los relevadores pueden operar: (1) en forma instantnea, (2) con

algn retraso de tiempo definido, (3) con un retraso de tiempo que

vara con la magnitud de las cantidades a las cuales el elemento

de deteccin responde.

Las cantidades a las cuales el relevador responde usualmente

designan el tipo de relevador.

R E L E V A D O R D E S O B R E C O R R I EN T E

El relevador de sobrecorriente responde a la magnitud de

corriente sobre un valor especificado, existen tres tipos bsicos:e l e c t r o m e c n i c o s , e s t t i c o s o d e e s t a d o s l i d o y

m i c r o p r o c e s a d o s . Los relevadores de estado slido y

microprocesados, tienen las caractersticas mltiples de lascurvas y pueden duplicar prcticamente cualquier curva de los

antiguos relevadores electromecnicos.



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R E L E V A D O R D I F E R E N C I A L

El relevador diferencial responde a la diferencia entre dos o ms

corrientes arriba de un valor especificado, es usado paraproporcionar proteccin a fallas internas al equipo, tales como:

transformadores, generadores y barras en las subestaciones

elctricas.

R

E L E V A D O R D E SO B R E V O L T A J E

El relevador de sobrevoltaje responde a una magnitud de voltaje

por encima de un valor especificado.

R E L E V A D O R D E B A J O V O L TA J E

El relevador de bajo voltaje responde a una magnitud de voltaje

por debajo de un valor especificado y tiene bsicamente la misma

construccin que un relevador de sobrevoltaje.

R E L E V A D O R D E P OT E N C I A

El relevador de potencia responde al producto de la magnitud del

voltaje, la corriente y el coseno del ngulo de fase entre el voltaje

y la corriente, y ste ajustada para operar por encima de un valor

especificado.

R E L E V A D O R D E D I R E C C I O N A L

El relevador direccional es un relevador que opera nicamente

para un flujo de corriente en una direccin dada, de hecho, es un

relevador de sobrecorriente que se hace direccional agregando

una unidad direccional que previene operaciones al relevador de

sobrecorriente, hasta que la unidad direccional haya sido operada.



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La unidad direccional responde al producto de la magnitud de la

corriente, voltaje y el ngulo de fase entre ellos.

R E L E V A D O R D E F R E C U E N C I A

Los relevadores de frecuencia responden a valores de frecuencias

arriba o abajo de un valor especificado.

R

E L E V A D O R TRM I C O

El relevador trmico responde a una temperatura arriba de unvalor especificado. Hay dos tipos bsicos: directo y de rplica.

a) Directo. En el relevador trmico de tipo directo, undispositivo, tal como un termopar, se encuentra inserto en

el equipo, este dispositivo convierte la temperatura en una

cantidad elctrica, tal como: voltaje, corriente o

resistencias; la cantidad elctrica hace que el elemento de

deteccin opere.

b) En el relevador trmico tipo rplica, una corrienteproporcional a la corriente suministrada al equipo, circulaa travs de un elemento, tal como: lminas bimetlicas,

que tienen una caracterstica trmica similar al equipo,

cuando este elemento es calentado por el flujo de

corriente, una de las lminas metlicas se expande ms

que la otra, lo que hace que se doble, actuando para cerrar

un conjunto de contactos.

R

E L E V A D O R D E P R E S I N

Los relevadores de presin responden a un cambio brusco en la

presin de un fluido o de un gas. Bsicamente consiste de un

elemento sensible a la presin y por medio de un orificio de by-



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pass, localizado entre el equipo al cual el relevador est

conectado y una cmara que es parte del relevador.

Durante los cambios de baja presin, el orificio del by-passmantiene la presin en la cmara al mismo valor que en el equipo.

Durante los cambios bruscos de presin, el orificio no es capaz de

mantener la presin en la cmara al mismo valor que en el equipo

y el elemento sensible a la presin opera mecnicamente sobre un

conjunto de contactos.

1 . 3 . A P L I C A C I N D E L O S T R A N S F O R M A D O R E S D E I N S T R U M E N T O

Bajo el nombre de t r a n s f o r m a d o r e s d e i n s t r u m e n t o se hace una

designacin general para clasificar los transformadores de

corriente o los transformadores de potencial, que son dispositivos

para transformar con precisin la corriente o voltaje de una

magnitud a otra generalmente menor, debido principalmente a las

siguientes razones:

1. Para reducir en forma precisa, a travs de latransformacin, la magnitud de la corriente primaria o del

voltaje del circuito a valores que sean ms fciles de

manipular por razones de seguridad de personal. Para los

transformadores de corriente, el valor secundario de

corriente es 5A y para los transformadores de potencial

los voltajes secundarios son 120 115 V.

2. Para aislar el equipo secundario (instrumentos de mediciny/o proteccin) de los voltajes primarios que son

peligrosos.

3. Para dar a los usuarios mayor flexibilidad en la utilizacindel equipo, en aplicaciones tales como: medicin y

proteccin. Para revisar la conveniencia y posibilidad de

aplicar el mismo tipo de transformador de instrumento

para aplicaciones simultneas en medicin y proteccin.



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Las personas familiarizadas con el uso de transformadores de

instrumento saben que se usan principalmente en aplicaciones de

proteccin y medicin, pero tambin en boquillas de:interruptores, transformadores de potencia y generadores. Desde

luego, se usan tambin en:

Subestaciones .. para proteccin y medicin.

Generadores .. para proteccin y medicin.

I N F O R M A C IN B S I C A P A R A L A E S P E C I F I C A C I N

D E T R A N S F O R M A D O R E S D E I N S T R U M E N T O

Para las aplicaciones de proteccin y medicin, se deben

especificar algunas cantidades bsicas en los transformadores de

instrumento, como son:

La relacin de transformacin.

La precisin.

El burden. Las caractersticas generales.

Los transformadores de instrumento, como se mencion, pueden

ser de dos tipos:

a) Transformadores de potencial:Se usan para transformar o cambiar el voltaje.

b) Transformadores de corriente:Se usan para transformar o cambiar la corriente.



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R E L A C I N D E T R A N S F O R M A C IN

La relacin de transformacin se expresa como el cociente de la

cantidad primaria a la cantidad secundaria. Para lostransformadores de potencial.

S

P

V

VRTP =

Vp= Voltaje primario de fase a neutro.

VS = Voltaje secundario de fase a neutro.

Para los transformadores de corriente:

S

PRTCI

I=

Ip= Corriente en el primario.

Is= Corriente en el secundario.

Como se mencion antes, para los transformadores de potencial el

voltaje secundario normalizado es 120 115 V; para los

transformadores de corriente, la corriente normalizada es 5A.



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ALIMENTACIN

1000 VOLTS

AMPERES

CARGA DELCIRCUITO

PRIMARIO

TRANSFORMADORDE POTENCIAL

100VOLTS

SECUNDARIO

CARGA OINSTRUMENTO

ALIMENTADO

RELACIN DETRANSFORMACI N

RTP =V

VP

S

=1000

100= 10

CIRCUITO DE CONEXIN DEL TRANSFORMADOR



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ALIMENTACIN

VOLTS

200 AMPS

CARGA DELCIRCUITO

TRANSFORMADORDE CORRIENTE

5 AMPS

INSTRUMENTO O CARGADEL TRANSFORMADOR

DE CORRIENTE

RELACIN DE TRANSFORMACIN

RTC =I

I

P

S=

200

5= 40

CIRCUITO DE CONEXIN DEL TRANSFORMADOR DE CORRIENTE

Algunos valores de relacin de transformacin normalizados para

transformadores de corriente se dan en las tablas siguientes:



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P REC I S IN

Para que un transformador de instrumento sea una parte til de la

medicin en un sistema, ste debe cambiar la magnitud del voltajeo de la corriente que se va a medir, sin introducir ningn error

desconocido de la medicin al sistema. La precisin de su

transformacin debe estar; por lo tanto, en el clculo de la

medicin global, o bien, los errores deben estar dentro de los

lmites de un valor pequeo previamente especificado, de manera

que puedan ser despreciables.

La precisin obtenida con un transformador de instrumento

depende de su diseo, las condiciones del circuito y su carga o

burden impuesta o conectada en el secundario, y se mide en

trminos de su valor verdadero y ngulo de fase, bajo condiciones

de operacin especificadas.

Para aplicaciones de medicin, la relacin de transformacin y los

datos del ngulo de fase se miden usualmente para los

transformadores de corriente y para los de potencial, debido a sus

requisitos de precisin.

Para aplicaciones en proteccin, los datos de la relacin sepueden determinar en forma experimental, o bien, calculados,

debido a que se acepta un amplio rango de valores. La

determinacin del ngulo de fase es innecesaria para la mayora

de las aplicaciones en proteccin por relevadores.

De hecho, existen dos errores de medicin, el error de relacin y

el error de ngulo, y por esta razn se establecen dos factores de

correccin.

a ) F a c t o r d e c o r r e c c i n p o r r e l a c i n d e t r a n s f o r m a c i n .

El factor de correccin por relacin se define como la relacin

o cociente entre la relacin real o verdadera a la relacin

especificada o terica.



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b ) F a c t o r d e c o r r e c c i n d e n g u l o d e f a s e .

El factor de correccin de ngulo de fase es la relacin o

cociente del factor de potencia verdadero al factor de potenciamedido. Es una funcin tanto de los ngulos de fase de los

transformadores de instrumento, como del factor de potencia

del circuito que se va a medir.

El factor de correccin del ngulo de fase corrige el

desplazamiento de la corriente o voltaje del secundario o de

ambos, debido al error de ngulo del transformador de

instrumento.

El ngulo de fase de un transformador de instrumento es eldesplazamiento de fase o error expresado en minutos entre los

valores primario y secundario, debido a las prdidas durante la

transformacin.

Para el caso de los transformadores de potencial, se asocia la

clase de precisin al burden.

L

A C A R G A O B U R D E N

La carga o burden en el secundario para un transformador de

instrumento es aquella que est propiamente conectada al

devanado secundario y que determina las potencias activa y

reactiva en las terminales del secundario.

El burden se puede expresar en forma de la impedancia total de la

carga expresada en ohms con la resistencia efectiva y las

componentes reactivas, o bien, como los volt-amperes totales (VA)

y factor de potencia a un valor de corriente especificado o devoltaje y una frecuencia dada.

El burden sobre el circuito secundario de un transformador de

instrumento afecta la precisin del dispositivo. De acuerdo con

esto, las cargas o burdens de los conductores (cables de control)



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de los instrumentos de medicin y de otros instrumentos en el

secundario se deben conocer. Esta informacin, por lo general, se

obtiene de datos del fabricante de los instrumentos.

Los burden estndar para transformadores de corriente se

muestran en la tabla siguiente, los primeros cinco son burdens

para los cuales la precisin de la clase de medicin ha sido

asignada y los ltimos cuatro son para la precisin de

relevadores. Todo a 60 Hz.

Para los transformadores de potencial, se asocia el burden o

carga a una letra de designacin (de acuerdo a las normas

americanas), a los voltamperes secundarios y al factor de

potencia de la carga.

M T O D O S P A R A E X P R E S A R L O S B U R D E N S D E L O S

T R A N S F O RM A D O R E S D E I N S T R U M E N T O

TRANSFORMADORES DE POTENCIAL

EXPRESIN DEL BURDEN CONVERSIN A WATTS Y VARS

VA = Volts amperes a 120volts 60 Hz.

Fp = Factor de potencia del

Burden.

atts a 120 V VARS a 120 V,60 Hz

VA x Fp 2Fp1VAx

TRANSFORMADORES DE CORRIENTES

EXPRESIN DEL BURDEN CONVERSIN A WATTS Y VARS

R = Resistencia en ohms.

L = Inductancia en

milihenry.

Watts a 5A VARS a 5A, 60 Hz

25 x R 9.43 X L

Z = Impedancia en ohms 60Hz.

Fp = Factor de potencia del

Burden.

25 x Z x Fp 25 x Z x 2Fp1



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C

L C U L O D E L B U R D E N P A R A T R A N S F O R M A D O R E S D E PO T E N C I A L

El burden secundario se expresa como volts-amperes (VA) a un

factor de potencia especificado

ALIMENTACIN

PRIMARIO

SECUNDARIO

PT

R= RESISTENCIA DE LOS CABLES DE CONTROL

KWH

KOH

WATT

VOLT

RELEV

Burden total = Suma de todas las

cargas

(burdens) incluyendo

watts y vars.

Donde:

WATTS = VOLTS X AMPS X FP

= VA X FP

WATTS = VA X COS

2TOTALES

2TOTALESTOTALES )(VARS)(WATTSVA +=

FACTOR DE = WATTSTOTALES/VATOTALES

=COSPOTENCIA

EL BURDEN TOTAL INCLUYE:

1. Resistencia de los cables decontrol.

2. Va de los instrumentos al factorde potencia.

3. Va del relevador al factor de

potencia.



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C L C U L O D E L B U R D E N P A R A T R A N S F O R M A D O R E S D E C OR R I E N T E

El burden en el secundario se expresa como volts-amperes (VA) aun factor de potencia especie.

ALIMENTACIN

PRIMARIO

SECUNDARIO

R= RESISTENCIA DE LOS CABLES DE CONTROL

KWH

KOH

WATT

RELEV

AMP

KWH = KILOWATTHORMETROKOH = KILOVARHORMETROWATT = WTTMETRORELE = RELEVADOR

TC

IMPEDANCIA TOTAL DEL BURDEN (Z)= (SUMA

DE RESISTENCIA)

+ (SUMA

DE REACTANCIA)

POTENCIA ACTIVA:

POTENCIA REACTIVA:

WATTS =(VA) x FP = VA x COS VAR =

VA x 21 FP

WATTS = I2 x R VAR

= I2X

DONDE:

R = RESISTENCIA X = 2fL = REACTANCIAINDUCTIVA

L = INDUCTANCIA f = FRECUENCIA EN

HERTZ

EN HENRY

22)()( TOTALESTOTALESTOTALES VARSWATTSVA +=

FACTOR DE POTENCIA DE LAS CARGAS

COMBINADAS

FACTOR DE = COS =WATTSTOTAL / VATOTAL=Z

R

POTENCIA



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El burden de los transformadores de corriente (TCs) se expresa

por lo general en ohms () referidos a 5 amperes, por lo que se

usan 5A nominales para convertir los VA a ohms. La impedanciatotal se puede expresar en VA o en ohms:

Ohms = VA/I2 Por ejemplo : 5VA/(5)2A = 0.2 ohms

L

A C L A S E D E P R E C I S I N

Para los transformadores de potencial, se debe asignar o indicar

una especificacin denominada c l a s e d e p r e c i s i n para cada

uno de los burden estndar para el cual est designado.

En las tablas, se indica con tres designaciones la clase de

precisin, que son: 0.3, 0.6 y 1.2 que representan el porcentaje de

desviacin (mximo y mnimo) con respecto al voltaje nominal. Por

ejemplo, una especificacin de clase de precisin puede ser: 0.3

W, 0.3 X, 0.6 Y y 1.2 Z.

La clase de precisin se basa en los requerimientos de que el

factor de correccin del transformador (FCT) debe estar dentro de

lmites especificados cuando el factor de potencia de la carga

medida tiene cualquier valor entre 0.6 atrasado y 1.0, desde el

burden cero hasta el valor especificado, y cualquier voltaje entre

90 y 110% del valor nominal.

Para los transformadores de corriente, la clase de precisin est

basada en los requerimientos que el factor de correccin debe

cumplir dentro de lmites especificados, cuando el factor de

potencia (atrasado) de la carga por medir est dentro del rango de

0.6 a 1.0 a burden dado y a 100% de la corriente primariacorrespondiente al factor trmico de corriente.



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FACTOR DE CORRECCIN DE RELACINDE TRANSFORMACIN PARA TCs

1.008

1.007

1.006

1.005

1.004

1.003

1.002

1.001

1.000

0.999

0.998

0.997

0.996

B1-8

B0.9

B0.3

B0.2

B0.1

0.5 1 2 3 4 5 6 7 8 9

AMPERES EN EL SECUNDARI

10

O

FACTOR

DE

CORRECCINP

OR

RELACIN

Por ejemplo, la clase de precisin de un transformador de

corriente puede ser 0.3 B-0.1 y 0.2 0.6 B-0.5. Las clases de

precisin que representan la desviacin en porciento (mxima y

mnima) con respecto a la corriente (0.3 0.6%) nominal son 0.3 y

0.6. Los burdens estndar, de acuerdo con la tabla, son 0.1, 0.2 y

0.5 para estos ejemplos.

La clase de precisin para relevadores o clases de precisin se

designan con dos smbolos: C o T, los cuales describen las

caractersticas de los relevadores como sigue:

a) La letra C indica que es para proteccin y, por lo general,del tipo ventana.

b) La letra T significa que la relacin se puede determinar

por pruebas y que generalmente es aplicable al tipodevanado.

c) El voltaje terminal secundario (al relevador) es la cada devoltaje o voltaje que puede entregar el transformador a la



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carga a 20 veces la corriente normal (5A), sin exceder el

10% de error de relacin.

Por ejemplo, para un transformador que alimenta a un relevador

que tiene una clase de precisin C400, significa que la impedancia

o burden en el secundario a 20 veces la corriente nominal (20 x 5

= 100A) se calcula como: 20 x 5.Z = 400

ohms4100

400Z ==

Los voltajes estndar en el secundario son: 10, 20, 50, 100, 200,

400 y 800 Volts. Otros datos a especificar para un transformadorde corriente son:

EJEMPLO

Calcular el burden o carga para un transformador de corriente que

alimenta las cargas siguientes, alimentadas por cable de control

del No. 10 AWG de cobre de 15 m de longitud total.

C A R G A S

DISPOSITIVO RESISTENCIA REACTANCIA

Watthormetro

Wttmetro

Amprmetro

0.013 ohms

0.023 ohms

0.055 ohms

0.044 milihenry

0.260 milihenry

0.270 milihenry



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SOLUCIN

La resistencia de los cables de control de cobre del No. 10 AWG

es:

RC= 3.27 /Km, la resistencia total es:

== 049.01000

15x27.3RC

La resistencia total es:

RT= 0.013 + 0.023 + 0.055 + 0.049 = 0.140

La potencia activa:

P = RTI2= 0.140 x (5)2= 3.5 Watts

La potencia reactiva:

Q=XTI2= 2xxfxLTxI2

Q =2x 60 x(0.044x10 -3+0.266x10 -3+0.270x10 -3)x(5)2=5.41 VAR

La potencia aparente total:

44.6)41.5()5.3( 22 =+=VA

El factor de potencia:

Cos=P/S=3.5/6.44 = 0.543

El valor total de la impedancia de carga es:

ohmsVA

ZT 257.0)5(

44.6

I 22===



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La carga o burden del transformador de corriente es entonces:

ZT= 0.257 ohms, o bien, 6.46 VA

N o t a :

Datos para cables de control.

CALIBRE

AWG

DIMETRO

NOMINAL

mm

RESISTENCIA

NOMINAL

Ohms/km a 20

C

10

12

14

2.588

2.052

1.628

3.277

5.208

8.288

EJEMPLO

Calcular el burden de un transformador de corriente (TC) que tiene

una relacin de transformacin de 150/5 y una resistencia en el

secundario de 0.15 ohms. Sus terminales del secundario estn

conectadas a un relevador cuya carga es de 5 VA, por medio de un

cable de cobre de 10 mm2 de seccin transversal y 50 m de

longitud, la resistividad del cable es de 0.0175 ohm-mm 2 /m.

R

R s = 0.15

I = 50 m.

5 V A

La carga del devanado secundario del TC es:

75.35x15.0xRVA22

SSS === I



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La carga del cable de control es: 2I2

SA

RVA

l=

Donde:

R = Resistividad del cable en ohm-mm2 /m.

A= rea del conductor en mm2.

l= Longitud del cable en un

VA4.410

)5(x50x0175.0x2VA

2

cable ==

Los VA del relevador son: VA re l= 5

Por lo tanto, el burden total es:

VA t=VAs+ VAcable + VAre l

VA t= 3.75 + 4.4 + 5.0 = 13.15

EJEMPLO

Para el sistema mostrado en la figura y los datos indicados,

seleccionar la relacin de transformacin, la clase de precisin y

el burden de los transformadores de corriente.

Datos de carga:

Amprmetro (AM) 2VA cos= 1.0Relevador diferencial (87) 3VA cos= 0.5Wttmetro (WM) 5VA cos= 0.6

Watthormetro (WHM) 10VA cos= 0.7Varmetro (VAR) 5VA cos= 0.3



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115 kV

52

TCLONGITUDDEL CABLE50 m # 10

87

TC

50 MVA

Z=0.10

52

13.8 kV

52 52

TC

AM WM VAR WHM

LONGITUD DELCABLE 90 m # 10

SOLUCIN

Lado de 115 KV

Clculo de la corriente primaria:

A02.251)10*115(3

)10*50(3

V3

P3;

3

V

3

P3

6

LL

PPLL ==== II



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Para encontrar el burden total, se necesita la carga del cable de

control y la del relevador diferencial, para esto es necesario

expresar estos valores en Watts o Vars.

Relevador diferencial:

Cos -1 0.5 = 60

W = VA * cos 60 = (3) (0.5) = 1.5 Watts

VAR = VA * sen 60 = (3) (0.866) = 2.6 VAR

Cable de control:

Rconductor = (50 mts) (0.0038 /mts) = 0.19

2I sconductorRW =

W = (0.19) (5)2= 4.75 Watts

WattsTOTAL= Watts re levador + Wattscable = 1.5 + 4.75 = 6.25 Watts

VARTOTAL

= VARre levador

= 2.6 VAR

222TOTAL

2TOTAL (2.6)(6.25)VARWattsVA TOTAL +=+=

VATOTAL= 6.77 VA

El burden del T.C. del lado de 115 KV es de 6.77 VA

Las especificaciones principales del TC son:

Corriente primaria: 300 A

Corriente secundaria: 5A



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Relacin de transformacin: 605

300=

Clase de precisin: 1.2 (NORMAS SEGN ANSI)

Para el lado de 13.8 kV se tiene:

AV

PP 8.2091

)10*8.13(3

)10*50(3

3

3I

3

6

===

Carga del devanado secundario:

Cable: WRW sconductor 75.4)5(19.0I22 ===

Relevador diferencial:

Watts = VAcos60 = (3)(0.5) = 1.5 Watts

VA = VAsen 60 = (3)(0.866)= 2.6 VAR

WattsT= 4.75 + 1.5 = 6.25 watts

VAVART 77.6)6.2()25.6(22

=+=

El burden del devanado secundario es 7.6033 VA.

Siendo las mismas especificaciones del lado secundario y

primario.

C L C U L O P A R A L O S C I R C U I T O S C O N E C T A D O S E N E L L A D O D E 1 3 . 8 K V .

Se considera que los dos circuitos conectados se encuentran

balanceados, es decir, que cada circuito tiene 25 MVA de carga.

AV

P92.1045

)10*8.13(3

)10*25(3

3

3I

3

6

===



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Se calcula la carga en Watts y VAR.

Para el cable:

W=RcondI2=(90 m)(0.0038 /m)(5)2= 8.55 W

Amprmetro:

cos -1 (1) = 0

W = VA cos 0=2(1) = 2 W

VAR = VA sen 0=0

Vrmetro:

Cos -1(0.3) = 72.54

W = VA cos 72.54 = 5(0.3) = 1.5 W

VAR = VA sen 72.54 = 5(0.9539) = 4.7696 VAR

Watthormetro:

Cos -1(0.7) = 45.57

W = VA cos 45.57 = 10(0.7) = 7 W

VAR = VA sen 45.57 = 10(0.714) = 7.141 VAR

Wattmetro:

Cos -1(0.6) = 53.13

W = VA cos 53.13 = 5(0.6) = 3 W

VAR = VA sen 53.13 = 5(0.79) = 4 VAR



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WT= 8.55 + 2 + 1.5 + 7 + 3 = 22.05 Watts

VART= 0 + 4.76 + 7.14 + 4 = 15.96 VART

222

T

2

T (15.9)(19.05)VARWVA +=+=

VA = 27.18 VA

La carga para el transformador es 24.25 VA

Se tienen las siguientes especificaciones para el TC:

Corriente primaria: 1200 A

Corriente secundaria: 5A

Relacin de transformacin: 2405

1200=

Potencia en el devanado secundario: 30 VA

Clase de precisin: 1.2 (NORMAS SEGN ANSI)

EJEMPLO

Para el sistema mostrado en la figura y los datos indicados,

seleccionar las caractersticas principales para los

transformadores de potencial.

Datos de carga:

Vltmetro (VM) 3VA cos = 1.0

Frecuencmetro (F) 5VA cos = 0.1

Wttmetro (WM) 5VA cos = 0.6

Vrmetro (VAR) 5VA cos = 0.3



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230 kV

52

100 MVA

Z=0.08

52

69 kV

52 52

TC

WM

TP

VM

WM

VAR

TP

VM

F P A R A E L L A D O D E 2 3 0 K V

Para encontrar el valor del burden, se hace la suma de todas las

cargas incluyendo sus componentes en Watts y Vars.

Vltmetro:

Cos -1 1 = 0

W = VA Cos 0= 3(1) = 3 W

VAR = VA Sen 0= 0



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Wttmetro:

Cos -10.6 = 53.13

W = VA Cos 53.13 = (5) (0.6) = 3 W

VAR = VA Sen 53.13 = (5) (0.8) = 4 VAR

Vrmetro:

Cos -10.3 = 72.54

W = VA Cos 72.54 = (5) (0.3) = 1.5 W

VAR =VA Sen 72.54 = (5) (0.9539) = 4.76 VAR

WT= 3 + 3 + 1.5 = 7.5 W

VART= 4 + 4.76 = 8.76 VAR

2222 )76.8()5.7()()( +=+= TTT VARWVA

VAT= 11.53 VA

====

46.496499.0cos6499.053.11

5.7 1

T

T

VA

W

fp

Las especificaciones del TP son:

Voltaje primario: 230/ kV3

Voltaje secundario: 120/ V3

Relacin de transformacin: 66.19163/120.03/230 =

Potencia devanado secundario: 25 VA



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Designacin: X

PARA EL LADO DE 69 KV.

Se realiza el mismo clculo que para el de 230 kV.

Vltmetro:

Cos -1 1 = 0

W = VA Cos 0= 3(1) = 3

VAR = VA Sen 0= 0

Wttmetro:

Cos -10.6 = 53.130

W = VA Cos 53.13 = 5(0.6) = 3 W

VAR = VA Sen 53.13 = 5(0.8) = 4 VAR

Frecuencmetro:

Cos -1

0.1 = 84.26W = VA Cos 84.26 = (5) (0.1) = 0.5 W

VAR = VA Sen 84.26 = (5) (0.9949) = 4.9 VAR

WT = 3 + 3 + 0.5 = 6.5 W

VAR = 4 + 4.9 = 8.9 VAR

VA0208.11)9.8()5.6(VARWVA2222

TT =+=+=

==== 86.535897.0cos5897.00208.11

5.6

VA

Wfp 1

T

T



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Las especificaciones de TP son:

Voltaje primario: 69/ 3 Kv

Voltaje secundario: 120/ 3 V

Relacin de transformacin: 5753/120.0

3/69=

Potencia del devanado secundario: 25 VA

Designacin: X



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1 . 4 P R O T E C C I N D E T R A N S F O R M A D O R E S D E P O T E N C I A

Generalidades. Los transformadores son los equipos ms caros de

todos los que se encuentran en la subestacin. Su capacidad y

voltaje nominal depende de su situacin en el sistema elctrico de

potencia. Cuando la relacin de transformacin es mayor de 2, se

utilizan transformadores, y cuando es menor, generalmente se

opta por usar autotransformadores.

a) P r o t e c c i n p r i m a r i a .

P r o t e c c i n d i f e r e n c i a ( 8 7 T ) . Se utiliza proteccin

diferencial para cada una de las fases, preferentemente

del tipo de pendiente (20-30-40-50%) y con restriccin

de armnicas.

P r o t e c c i n B u c h h o l z ( 6 3 D ) . Todos los transformadores y

autotransformadores que tienen tanque conservador de

nivel de aceite deben traer la proteccin Buchholz.

Aquellos transformadores que sean del tipo de cama de

aire inerte, llevarn en lugar del Buchholz el relevadorde presin sbita, que para todo fin prctico es la

proteccin equivalente.

P r o t e c c i n c o n t r a s o b r e c a r g a s (49T). El relevador

contra sobrecargas es el relevador de imagen trmica

que tambin se usa para iniciar la operacin de los

ventiladores y de las bombas de aceite para aumentar

la capacidad de enfriamiento del banco.

b) P r o t e c c i n d e r e s p a l d o .

P r o t e c c i n c o n t r a f a l l a s e n e l l a d o d e a l t a t e n s i n .

Generalmente se usan relevadores de sobrecorriente de

fase y residual (50F y 51F), alimentados desde los



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transformadores de corriente conectados en el lado de

alta tensin del transformador de potencia. Las

unidades de tiempo son usualmente de tiempo inverso.

P r o t e c c i n c o n t r a f a l l a s e n e l l a d o d e b a j a t e n s i n . Para proteger contra fallas en el lado de baja tensin,

que se alimentan a travs del transformador, se usan

relevadores de sobrecorriente de tiempo con

caracterstica muy inversa, si en el lado de baja tensin

slo salen alimentadores radiales y existe la necesidad

de coordinar su proteccin de sobrecorriente con las

del banco, es comn que los relevadores de fase se

alimenten de transformadores de corriente instalados

en el lado de baja tensin del banco y el relevador desobrecorriente residual reciba la seal del

transformador de corriente instalado en la conexin a

tierra de la estrella.

Si el lado de baja tensin del banco alimenta lneas de

enlace de mediana o alta tensin, se puede utilizar el

mismo tipo de proteccin de respaldo, pero si no es as,

entonces se puede poner un relevador direccional o uno

de distancia de una sola zona.

Consideraciones tcnicas. Debido a la importancia y al alto costo

de los bancos de transformacin, se recomienda una proteccin lo

ms completa posible. La proteccin primaria debe consistir de

sistemas de relevadores diferenciales, de relevadores contra

sobrecargas, de relevadores de presin y anlisis de gases, y debe

tener respaldo adicional contra fallas externas.

La proteccin diferencial normal, aquella que utiliza el principio

de pendiente y tiene restriccin de segunda armnica, se aplica

siempre y cuando no sea probable tener sobretensiones

sostenidas en el transformador. Si este es el caso, que

generalmente se puede presentar en transformadores de unidad,

se puede utilizar el esquema especial sugerido para estos casos y

que se encuentra ampliamente documentado en la literatura.



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Los ajustes de los relevadores diferenciales deben considerar la

capacidad del banco, la corriente de falla mxima esperada, la

relacin de transformacin y las caractersticas de los

transformadores de corriente, la longitud de los cables de control,la relacin de transformacin del banco y el rango de operacin de

cambiador de derivaciones, y por ltimo, la caracterstica de

excitacin.

La capacidad del transformador y la corriente de falla mxima,

deben ser considerados al seleccionar la relacin de los

transformadores de corriente utilizados para alimentar a los

relevadores diferenciales, para no exceder los valores nominales

de las corrientes secundarias.

Los taps para igualar la relacin de transformacin asociados a

los relevadores diferenciales, deben ser seleccionados de tal

forma que se obtenga, tanto como sea posible, el rango completo

de variacin de la relacin de transformacin del banco.

En los transformadores con cambiadores de derivaciones con

carga, en donde se tienen varias relaciones posibles, se deberhacer la seleccin considerando el tap en la posicin media. El

desacople resultante del cambio de derivacin de las

caractersticas de los transformadores de corriente y de la

longitud de los cables de control, se deben considerar cuando se

seleccione el tap de la pendiente o porcentaje. No se debe

introducir ningn retraso de tiempo intencional en la operacin de

los relevadores diferenciales.

Los relevadores de sobrecorriente llevarn un ajuste que permita

la carga del banco en condiciones de emergencia y que coordine

con otros relevadores de proteccin primaria o de respaldo del

sistema.

La proteccin que opera con el incremento de presin que resulta

de una falla incipiente o ya declarada dentro del transformador,



44/129


45/129


2 . A n i s i s d e l g a s p a r a d e t e r m i n a r l o s p r o d u c t o s d e

d e s c o m p o s i c i n d e l a i s l a m i e n t o .

El anlisis del gas, realizado en forma rutinaria, permitedeterminar si el transformador ha sido sometido a

sobrecargas y algunas veces se puede llegar a saber si ha

soportado fallas externas por ms tiempo del normal. Para

hacer el anlisis, se extrae una muestra del gas y se

analiza en un detector porttil, ste responde a una

integracin del gas combustible producido por fallas en el

transformador. La experiencia ha probado que las lecturas

son bastante precisas y consistentes, ya que han sido

comprobadas por medio de un anlisis con el espectgrafo

de masas.

Se recomienda que en los casos donde sea aplicable, se

utilicen cualquiera de los dos mtodos para la proteccin

de transformadores, pues ha quedado demostrado que

ambos mtodos son capaces de detectar fallas incipientes

y, en muchos casos, estas fallas podrn ser reparadas

rpidamente a bajo costo y con tiempo mnimo de salida de

servicio.

Los ajustes de los relevadores que acumulan el gas, varancon la dimensin del banco, la acumulacin de 250 cc de

gas en transformadores grandes, debern operar una

alarma. Un valor de 0.5 a 1.0% por volumen de gas

combustible exige una investigacin.

La proteccin contra sobrecarga o prdida de enfriamiento

la da el relevador de imagen trmica, que indirectamente

responde a la temperatura de los conductores del

transformador. Consiste de un elemento trmico sumergido

en el aceite del transformador e indirectamente calentado

por la corriente de carga. El relevador se ajusta para que

cuando la temperatura se aproxime a un nivel peligroso,

opere una alarma y mande abrir los interruptores si la

temperatura de operacin sale de tolerancia.



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La seleccin de la temperatura mxima permitida para un

punto caliente, depende de la prdida de vida del

transformador que se quiera tolerar. La temperatura a la

cul se ajusta el relevador para disparo, debe ser tal quela prdida de vida del transformador no sea excesiva.

Debe seguirse el ajuste que sugiera el fabricante, siempre

y cuando sea prctico.

1 . 5 . A P L I C A C I N D E L A S P R O T E C C I O N E S A L O S T R A N S F O R M A D O R E S

La proteccin que se va a estudiar est enfocada principalmente alos grandes transformadores y consiste de la aplicacin de los

siguientes esquemas.

Proteccin diferencial.

Proteccin contra presencia de gases (Buchholz).

Proteccin contra falla a tierra.

P R O T E C C I N D I F E R E N C I A L

Esta proteccin est dirigida hacia las fallas internas en los

transformadores, se lleva a cabo por un rel diferencial y su

aplicacin es similar a la proteccin diferencial de los

generadores.

TRANSFORMADOR

TC TC1 2

R R

O



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El esquema unifilar de representacin es el siguiente:

TC TC1 2

87T

87T= Relevador diferencial

En la proteccin diferencial de los transformadores, a diferencia

de los generadores, se deben considerar los siguientes aspectos:

a) Los transformadores tienen dos o tres devanados condistinta conexin, lo cual no ocurre con los generadores

que tienen un slo devanado en el estator.

b) Los devanados de los transformadores operan adiferente voltaje, lo que no ocurre con los generadores que

lo hacen al voltaje de generacin.

c) Cada devanado del transformador puede tener unaconexin distinta, lo que no se tiene con los generadores.

Adicionalmente, en la proteccin diferencial de los

transformadores, se deben tomar en consideracin los siguientes

factores:

1. Cuando un transformador de potencia se energiza estandoen vaco, se presenta una corriente de magnetizacin en ellado de e n e r g i z a c i n . Esta corriente de magnetizacin

tiene un alto contenido de armnicas.



48/129


2. La proteccin diferencial de los transformadores debeprever la presencia de estas armnicas para que no se

produzca una operacin falsa, por esta razn, la

diferencial se debe especificar con restriccin dearmnicas, las armnicas que son notorias son aquellas

de orden bajo, como 3 , 5 , 7, etctera.

3. La conexin de los transformadores de corriente en amboslados de la diferencial, deben tomar en consideracin el

defasamiento de las conexiones delta/estrella en el

transformador de potencia, porque como se sabe, en forma

natural tiene 30de defasamiento, y entonces, la corriente

que entra por un lado al relevador estara defasada 30 respecto a la corriente del otro lado.

TC TC1 2

87T

30

Para evitar este defasamiento se da una solucin prctica y

simple que consiste en conectar los TCs en ambos lados del

diferencial en conexin, opuesta a la del devanado del

transformador de potencia correspondiente.



49/129


CONEXIN DEL

DEVANADO DEL

TRANSFORMADOR DE

POTENCIA

CONEXIN DE LOS TCS

DE LA DIFERENCIAL

(DELTA)

(DELTA)(ESTRELLA ATERRIZADA)

(ESTRELLA ATERRIZADA)

EJEMPLO

Para el transformador mostrado en la siguiente figura, se usa un

relevador diferencial porcentual y se desea calcular lo siguiente:

a) La relacin de transformacin de los TCs en ambos extremos

de la diferencial, as como su conexin.b ) Para los taps indicados, seleccionar en cada lado el tap

correspondiente y calcular el error de la pendiente.

87T

50 / 60 MVA

138 kV138 kV



50/129


TAPS

13.8 138

2.9

3.2

3.5

3.8

4.2

4.6

5.0

8.7

2.9

3.2

3.5

3.8

4.2

4.6

5.0

8.7

SOLUCIN

Para calcular la relacin de transformacin de los TCs se

considera la corriente correspondiente a la potencia del mayor

paso de enfriamiento, que en este caso es 60 MVA, por lo tanto:

Para el devanado de 13.8 kV tenemos:

AmpsKV

KVAP 21.2510

8.13*3

60000I ==

Para el devanado de 138 kV tenemos:

AmpsKV

KVA

S

021.251138*3

60000I ==

Para poder determinar las corrientes primarias de los TCs se

aplica la regla simplificada, para as poder evitar la saturacin, y

sta consiste en multiplicar por 1.5 veces el valor de la corriente

nominal, por lo tanto:

Para el devanado de 13.8 kV, los TCs son:

1.5 * 2510.21 = 3765.32 Amps.

Por lo tanto, el valor ms prximo es de:

RTC = 4000/5



51/129


Para el devanado de 138, los TCs son:

1.5*251.021 A. = 376.53 Amps.

Por lo tanto, el valor ms prximo es de:

RTC = 400/5

Las conexiones del TP y los TCs, se conectan como sigue:

En el lado de 13.8 KV, los TCs se conectan en estrella.

En el lado de 138 KV, los TCs se conectan en delta.

Pero para poder calcular las corrientes del secundario de los TCs

al relevador, se toma el valor de la potencia del transformador que

corresponde al paso de enfriamiento menor, o sea, 50 MVA, esto

se debe a que tenemos una mayor sensibilidad.

Para el devanado de 13.8 KV:

Amps84.2091

KV8.13*3

KVA50000P ==I

Para el devanado de 138 KV:

Amps184.209KV138*3

KVA50000S ==I

Por lo tanto:

AmpsRTCP

SP 6148.25/4000

84.2091I

I ===



52/129


RELEVADORDIFERENCIAL

TP

Irs=2.6147

4000/5

400/5

138 kV

13.8 kV

Irp=2.6148

La corriente de los TCs en el lado secundario (138 kV) del

transformador es:

Amps6147.25/400

18.209

RTC

SSS ===

II

Este valor corresponde a la corriente en cada fase de la delta, el

valor de corriente al relevador es la corriente de lnea de la deltay es igual a:

5289.4I

6147.2*3I

=

=

rp

rp

Pero como los TCs estn conectados en estrella, esta corriente

de fase es la misma a la corriente del relevador. Los TAPs que se

deben seleccionar para el relevador se determinan de acuerdo alos valores indicados en el secundario como sigue:

El TAP mximo prximo a la corriente Irs = 2.61 Amps, es:

TAP = 2.9



53/129


El TAP para el lado primario es Irp = 4.528 TAP = 5.0

Dados estos valores de TAP seleccionados se procede a

determinar el error para definir as, si los clculos fueron loscorrectos.

100*5289.4

61.2

5

9.2

100*I

I

(%)menorvaloreslosdemenor

rp

rs

TAPp

TAPs

Error

=

=

100*5773.0

107.2100*

5773.0

5773.058.0(%)

3

=

= x

Error

100*10676.4(%)3= xError

%15%,4676.0(%) amenoresqueError =

P

R O T E C C I N D I FE R E N C I A L D E T R A N S F O R M A D O R E S CO N N E U T R O

C O N E C T A D O A T I E R R A A T R A V S D E I M P E D A N C I A D E B A J O V A L O R

En los transformadores de potencia que se encuentran en

sistemas en donde los valores de falla a tierra puedan resultar

elevados y requieran de un elemento limitador de corriente en el

neutro de la estrella, se puede usar una variante de la proteccin

diferencial para detectar cuando es una falla a tierra.



54/129


R

OP

RN

TC NEUTRO

OP = BOBINA DE OPERACINRN = RESISTENCIA DEL NEUTRO

La RTC de los TCs de fase se seleccionan para 1.5 veces la

corriente nominal (IN) y para el TC de neutro la RT se calcula para

el 50% de la corriente de falla al neutro.

EJEMPLO

Calcular la corriente de arranque (Pick-Up) del relevador

diferencial de neutro para la proteccin de un transformador de 40

MVA, 115/13.8 KV conexin -Y que se conecta a tierra a travs deuna resistencia de 20 ohms.



55/129


115 kV

300/5

300/5

2000/5

Ra = 20

I10% = 40 Amp87N

SOLUCIN

Se verifica la relacin de los TCs.

Para el lado de 115 kV:

Amp81.200115x3

10x40 3

P ==I

AmpPP 22.301)81.200)(5.1()I)(5.1(I ===

El valor obtenido verifica que la relacin 300/5 es adecuada.

El TC de la conexin a tierra se toma con la mxima relacin de

transformacin que los TCs del devanado primario.

Para el lado de 13.8 kV:

Amp47.16738.13x3

10x40 3

P ==I AmpPP 21.2510)47.1673)(5.1(I5.1I ===

Como el 1.5 slo es de seguridad para saturacin 2000/5

adecuada.



56/129


Para ajustar la diferencial de tierra, se supone que puede ocurrir

una falla en una de las fases del devanado conectado en estrella,

a una cierta distancia elctrica con respecto al neutro. Por

ejemplo, se puede considerar a un 10% con relacin al neutro.

La corriente mxima de falla a tierra, considerando la conexin a

tierra a travs de una resistencia de 20 , es:

AmpKV

R

V

N

LMX

37.39820

3/8.133/I ===

Tomando el 10% con respecto al neutro:

4083.393981.0I %10 == Ampx en el primario.

La corriente I10%en el secundario de los TCs de la diferencial es:

Amp67.05/300

40

RTC

%10%10 ===

II

Teniendo los ajustes del rel, se elige uno adecuado, por ejemplo

0.5 Amp. Para la alimentacin por el lado de 115 kV, la corriente

en el secundario de los TCs es:

Amp34.360

81.200

5/300

81.200

RTC

PN ====

II

Si se tienen dos taps disponibles de acuerdo al catlogo 3.5 y 2

Amp. Para dar mayor sensibilidad se puede seleccionar el tap de

2 Amp.

Por lo tanto, los ajustes son:

Lado 115 kV

Lado 13.8 kV

Tap = 0.5 Amp

Tap = 2.0 Amp



57/129


P R O T E C C I N D E T R A N S F O R M A D O R E S C O N T R A

A C U M U L A C I N D E G A S E S O FA L L A S I N C I P I E N T E S

En los transformadores de potencia cierto tipo de fallas tienden a

producir gases en el interior, estas fallas por lo general son fallas

francas que se manifiestan como arco elctrico como fallas

incipientes, es decir, el inicio hacia una falla. A esta proteccin

se le conoce tambin, en honor a su descubridor, como proteccin

Buchholz. Su operacin en caso de fallas mayores, cuando se

produce desplazamiento de aceite en el interior del transformador,

es un rango de tiempo de 6-12 ciclos a la frecuencia del sistema.

Siempre que se produce un desplazamiento de 50 cm3

/km-seg elrelevador es de accin mecnica, ya que aprovecha el

desplazamiento o movimiento del aceite, cuando se inicia la falla.

Se instala en el tubo que une al tanque principal del transformador

con el tanque conservador, por lo que ese tipo de proteccin slo

es aplicable en transformadores que usan tanque conservador y

que por razones econmicas generalmente son mayores de 5 MVA.

TANQUECONSERVADOR

RELEVADORBUCHHOLZ



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ALARMA

DISPARO

FLOTADOR

La accin del relevador se da con una secuencia como la

siguiente:

i) Cuando una fa lla incipiente, como por ejemplo un

agrietamiento, se produce en el aislamiento del

transformador, se inicia la produccin de gas en el aceite,

por efecto de puntos calientes y descomposicin.

ii) Los gases tienden a desplazarse en el aceite a la parte

superior del transformador, introducindose al tanque

conservador a travs del tubo donde est instalado el

relevador.

iii) Con este desplazamiento se detectan fallas incipientes,

los gases actan sobre los flotadores de baja presin del

relevador mandando una seal de alarma.

iv) Si el desplazamiento de los gases es brusco y produce unamayor presin, entonces actan los flotadores de disparo.

Estos relevadores, por lo general, son proporcionados por los

propios fabricantes de los transformadores y su tamao vara de

acuerdo con la potencia del transformador, adems de esto



59/129


60/129


b) Las corrientes del relevador.

c) El error.

M M

Y YY Y Y

4 521

3

LT12

LT13

LT32

j0.03 j0.03

G1 G2

LIM30-C5-70

T

ABLA DE DATOS DE LOS ELEMENTOS DE LA RED

E

LEMENTO

M

VA

NOMINALES

K

V

NOMINALE

S

X1

p.u.

X2

p.u.

X0

p.u.

G1G2

T1

T2

LT12

LT13

LT23

100100

100

100

100

100

100

25138

25/230

138/230

230

230

230

0.20.2

0.05

0.05

0.1

0.1

0.1

0.20.2

0.05

0.05

0.1

0.1

0.1

0.050.05

0.05

0.05

0.3

0.3

0.3

SOLUCIN

En primer lugar, se elaboran las redes de secuencia positiva,

negativa y cero.



61/129


R e d d e s e c u e n c i a p o s i t i v a

3 2

2

1

4

BARRA DEREFERENCIA

BARRA DEREFERENCIA

G1

G2

X = 0.051T1

0.1 0.1 0.1

0.2

00.5



62/129


F o r m a c i n d e l a r e d d e s e c u e n c i a n e g a t i v a

3 2

5

1

4

X = 0.052T1

X = 0.052t2

BARRA DE REFERENCIA

BARRA DE REFERENCIA

0.2

0.1 0.1 0.1

0.2

F o r m a c i n d e l a r e d d e s e c u e n c i a c e r o

3

4

1

TIERRA

3X0.03

0.050.05

0.05

0.3 0.3

0.3

0.3

3xj0.03

5



63/129


64/129


El diagrama equivalente queda como:

j0.25

j0.25

j0.33j0.03

FALLAFASE-FASE

X equivalente:

j0.25

j0.25

FALLAFASE-FASE



65/129


316.025.0

25.0316.0

316.0

1

25.0

11

1 jxj

jj

jjX eq

+=+=

139.0566.0

079.0

j0.25j0.316

j0.316x25.0j

j

jjXeq ==+

=

j0.139Xj0.139 2eq1 ===eqX

Calculando la corriente de falla en el Bus-1.

..6.3

139.0139.0

0.10.1.I

21

up

jjXX

up

eqeq

=

+

=

+

=

La corriente de falla en amperes para una falla entre

fases:

Amp.902.95230)x3/()100000(6.3I..I == xxup base

2. Efectuando la reduccin de las redes de secuencia

positiva y cero para la falla monofsica y trifsica en el

Bus-3.



66/129


67/129


j0.033

j0.283j0.283

La corriente de falla trifsica es:

u.p73.5

1745.0

11 ==I

Amp52.1438230x3

100000x5.73Ixp.u.I1 baseamperes ===

Efectuando la reduccin de la red de secuencia cero para

la falla en el Bus-3:



68/129


3

1

TIERRA

j0.19

j0.3 j0.3 j0.3

j0.3

XT

XR

FALLA

Se convierte la -Y

0.10.9

0.3x0.3

XXX

XXX

TSR

RSX ==++=

1.0XXX

XXX

9.03.0x3.0

TSR

TRy ==++=

1.09.03.0x3.0

XXXXXX

TSR

TSZ ==++=



69/129


70/129


71/129


Para el conductor:

I2

Cos

R

VA =

==

= 2.52x6.22xm50xm052.0R

VA65.13298.0

)5(x2.5VA

2

conductor ==

VA8)5)(32.0(VA 2

undariosec

devanado ==

VA2relevadorVA =

VA142.65TCdelPotencia =

Que equivale a un Burden de:

VA = RI2

Burdende67.5)5(

65.142VAR 22 === I

C L C U L O D E L A R E L A C I N D E T R A N S F O R M A C I N D E L O S T C S

Considerando que la lnea LT12 puede transmitir 200 MVA a una

tensin de 230 KV; con un conductor de 900 KCM, se calcula la

RTC como:

primariosAmperesac 04.502230x3

200000I arg ==

Con una sobrecarga de 50%:



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73/129


MVA6,373KV230xKAx163KVA itocortocircu ==

Clculo de corriente dinmica:

KAxdinmica 672,40542,2000,16I ==

R E S U M E N D E L A S E S P EC I F I C A C I O N E S D E L T C P A R A L A L N E A L T 1 2 - 2 3 0 K V .

a) Tipo instalacin: Intemperie.

b) Tipo aislamiento: Porcelana y aceite dielctrico.

c) Potencia = 150 VA.

d) Burden= 6

e) Clase = C 600.

f) Altura sobre el nivel del mar = 2,200 m.

g) Nmero de devanados = 3

h) I trmica = 16 KA

i) Idinmica = 40 KA

j) RTC = 800/5.

C

L C U L O D E L A S C A R A C T E R S T I C A S G E N E R A L E S

D E L O S T R A N S F O R M A D O R E S D E P O T E N C I A L

Clculo de la RTP:

1/20003x1153x230000

3

1153

230000

RTP ===



74/129


Nmero de devanados: Dos; uno de 115 volts y otro de 66

volts.

El devanado de 66 volts es el que se usa para la proteccinde distancia.

I = 50 m

66 volts 2 VA

POTENCIA

m052.0r

=

El relevador que ser alimentado por el TP demanda una

potencia de 2 VA, la corriente que circular:

AV

VA030.0

66

2I ===

La potencia consumida por los conductores es:

VAcond= r x 21 x I 2= 0.052 x 100 x (0.030)2= 0.00468VA

VATP = 2 + 0.00468 = 2.00468VA

Las especificaciones del TP son:

a) Tipo: Intemperie.

b) Tipo de aislamiento: Porcelana y aceite dielctrico.

c)Potencia = 2.00468 VA.

d) Clase precisin = 1.2

e) Tensin principal = 230000/ 3 Volts



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f) Tensin secundaria = 115/ 3 Volts.g) RTP = 2000/1

h) Clase de precisin: 1.2

i) Altura sobre el nivel del mar = 2200 msnm.

j) Nmero de devanados = Dos.

4. Para el transformador T1, se desea aplicar la proteccin

diferencial; por medio de un relevador diferencial con Taps

2.9, 3.2, 3.5, 4.2, 4.8, 5.0 y 8.7. Calcular:

a) Las caractersticas de los TCs y su conexin.

b) Las corrientes del relevador.

c) El error.



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D I A G R A M A T R I F I L A R D E L B A N C O T 1 D E 1 0 0 M V A 2 3 0 / 2 5 K V

C O N U N A P R O T E C C I N D I F E R E N C I A L T I P O B D D P A R A D O S D E V A N A D O S

A A

IaIa

Ia Ia

IaIa

Ib

Ib

Ib

Ib Ib Ib

Ic

IcIc

I -Ia c I -Ia c

I -Ib a I -Ib a

I -Ic b I -Ic b

IcIc

Ic

B

C

B

C

RTC = 600/5 RTC = 5000/5230/25 KV

100 MVA

OP

OP

OP

R

R

R

R

R

R



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a) Clculo de las relaciones de transformacin en los TCs dealta y baja tensin del transformador T1.

Lado alta tensin:

.02.251230x3

100000I min Ampaltaalno ==

Considerando un 100% mas de sobrecarga.

.04.502202.251I arg Ampxasobrec ==

La RTC del lado de alta, ser: 600/5 con clase C400 y tres

devanados secundarios. La conexin de los devanados

secundarios de la proteccin diferencial del transformador

ser en (delta).

Lado baja tensin:

.Amp4.2309KV25x3

KVA100000bajaalminno ==I

considerando la sobrecarga

.Amp8.46182x4.2309aargsobrec ==I

La RTC del lado de Baja ser: 5000/5 Amp.

b) y c) Clculo del Esquema 87T para un transformador de dosdevanados.



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r BAJA TENSIN ALTA TENSIN

RTC 5000/5 600/5

Inominal4.2309

25x3

100000n ==I

02.251230x3

100000I ==n

Isecundar ias A3.21000

4.2309s ==I As 09.2

120

251I ==

I re levador A3.983x3.2r ==I

A3.62309.2I == xr

Tap

seleccionado TL = 4.6 82.32.498.3

62.3

== xTHTap ideal TL = 3.98 TH = 3.62

Tap real TL = 4.6 TH = 4.2

Clculo error:

( ) ( )( )

( ) ( )%0

10.1

10.110.1100

2.4

6.42.4

6.462.3

98.3

100II

=

=

=

xx

TH

TLTH

TLRH

RL



79/129


PROTECCIN DE LNEAS DE TRANSMISIN1.6

G

E N E R A L I D A D E S

En las subestaciones elctricas entran y salen lneas de

transmisin, por lo que la proteccin de stas se debe considerar

como parte de las protecciones en una subestacin elctrica.

Las lneas de transmisin, se pueden proteger contra fallas por

medio de relevadores de sobrecorriente ; sin embargo, esto slo se

puede lograr si la corriente de carga es inferior a la mnimacorriente de falla. Este mtodo tiene a su favor el poder

proporcionar respaldo remoto sin requerir instalaciones

adicionales. Debido a que no es una proteccin selectiva en

cuanto a deteccin, la selectividad se debe lograr en base a

coordinacin de tiempos. Esto hace que los tiempos de

libramiento de fallas cercanas a la fuente sean, en general, altos.

Cuando hay varias fuentes de suministro o puntos de inyeccin en

la red, se hace necesario dotar de direccionalidad a la proteccin

de sobrecorriente para poder lograr la coordinacin. A pesar deello, en algunos casos, principalmente en los que se forman

anillos, se dificulta mucho el lograr la coordinacin, o, inclusive,

puede resultar imposible. Esto obligar a operar el anillo abierto o

a utilizar una proteccin ms selectiva.

P R O T E C C I N D E D I S T A N C I A

La proteccin de distancia , es una proteccin ms selectiva y por

lo mismo puede ser ms rpida; segn la longitud de la lnea, la

resistencia del arco esperable y la carga que se prev transportar

por la lnea, se deber seleccionar la proteccin adecuada, ya sea

de admitancia, de reactancia, de paralelogramo, etc. Debido a que

la proteccin de distancia no puede ser tan precisa que discierna



80/129


entre fallas a un lado y otro del interruptor remoto, la proteccin

de lnea se lleva a cabo por medio de dos zonas:

La primera zona se utiliza para detectar fallas en el primer 80 a85% de la lnea protegida, utilizndose la deteccin para provocar

disparo instantneo.

La segunda zona se utiliza para detectar fallas en la porcin

restante de la lnea. Para asegurarse de ello, se le da un ajuste de

alcance tal que sea cuando menos el 115% de la lnea protegida,

aunque la costumbre es dar el ajuste de alcance tal que cubra la

totalidad de la lnea protegida ms la mitad de la lnea siguiente.

Cuando se desea dar respaldo remoto de distancia, se emplea unatercera zona, cuyo ajuste de alcance deber ser tal que, cubra no

slo la lnea protegida, sino adems la lnea ms larga que salga

de la estacin remota, y esto con un margen de seguridad de 10 a

15%, o sea que:

larga)msL2(L11.153Zona +

En ocasiones, ese alcance tan largo puede provocar problemas, ya

que tambin se debe evitar que la zona 3 alcance porciones

protegidas por la estacin remota en zona 3; o sea que:

corta)msL3cortamsL2(L13Zona ++<

Estos dos criterios limitantes del ajuste del alcance de la zona 3,

pueden reducir demasiado el margen de ajuste o inclusive

cancelarlo, lo que imposibilitara el uso de la zona 3 para dar

respaldo remoto. Debido a los sobrealcances introducidos

intencionalmente en las zonas 2 y 3, la selectividad se debe lograr

nuevamente en base de tiempo. El tiempo de la zona 1 ser cero

para el retraso intencional, puesto que esta zona s es selectiva.

El tiempo de zona 2 deber ser tal que, para la porcin

sobrealcanzada, no opere antes que la proteccin propia de ella.

Dependiendo de la proteccin propia de la porcin



81/129


sobrealcanzada, el tiempo se ajustar usualmente entre 0.2 y 0.5

segundos.

El tiempo de zona 3 tambin deber permitir que primeramentedispare la proteccin primaria. Como la proteccin primaria

pudiera ser lenta, generalmente el ajuste de tiempo de la zona 3

puede ser muy alto; usualmente entre 0.8 y 2.0 segundos.

Puede verse entonces que la filosofa de aplicacin de una

proteccin de distancia a una lnea de transmisin, establece que

es conveniente tener 3 zonas de proteccin , asignndosele a cada

una de estas zonas un determinado alcance, de tal forma que cada

zona cubra una determinada rea. As, la zona 1 alcanza a

detectar las fallas que ocurran desde el origen hastaaproximadamente el 90% de la lnea; la zona 2 alcanza a ver las

fallas que ocurren desde el origen hasta aproximadamente el 25%

ms all de la longitud hmica de la lnea y la zona 3 ver todas

las fallas que se presenten desde el origen hasta algn punto

situado, hmicamente hablando, en un lugar delante de la

siguiente subestacin. El diagrama de control simplificado de la

proteccin de distancia de tres zonas, se muestra a continuacin:

EJEMPLO

Dado el sistema mostrado en la figura, incluyendo las secciones

de la lnea de transmisin AB y BC, si se tiene un relevador de

distancia tipo MHO para la proteccin a estas lneas en el plano R-

X, dibujar las caractersticas cuantitativas de la lnea para las

tres unidades MHO, suponiendo que la proteccin primaria protege

la seccin AB y la de respaldo la seccin BC.

A

21

B C



82/129


83/129


Zona 3 100% del tramo AB + 100% del mismo tramo.

Con estos ajustes, se busca proteger parte del devanado del

transformador de potencia en zona 2 y 3, boquillas y cadenas deaisladores en el bus de la S.E.B.

En el lado de baja, el relevador de distancia en A, no debe

respaldar para evitar problemas de coordinacin. La falla en el

circuito BC, debe librarse en el lado de baja del banco abriendo el

interruptor del circuito, en caso de que no opere, se respaldar

con los relevadores 51 de fase y 51N del banco de potencia. Para

fallas de fase a tierra en el lado de baja, stas no son vistas por

el relevador de distancia en A, al tenerse la conexin delta en el

lado de baja del transformador de potencia.

Clculo de ajustes:

Zona 1 = 0.80 x 3.62 Ang 75.96 = 2.89 Ang 75.96 Ohms secundarios

Zona 2 = 3.62 Ang 75.96 + 3.62 x 0.5 Ang 75.96 = 5.43 Ang 75.96

Zona 3 = 3.62 Ang 75.96 + 3.62 Ang 75.96 = 7.24 Ang 75.96

X

A

C

B

R

ZL = 3.62Ang. 75.96

ZONA3

ZONA2

ZONA1

EL DIAGRAMA RX PARA LOS AJUSTES DE LA LT. AB EN 132 KV



84/129


85/129


VA=K11A1 + K21A2 + K01A0

VB=K11B1 + K21B2 + K01B0

FILTRO FILTRO

COMPARADOR COMPARADOR

R R

A B

0 0

IAIB

IA=K11A1 + K21A2 + K01A0

IB=K11B1 + K21B2 + K01B0

En caso de que el hilo piloto se abra, el de comparacin de voltaje

no disparar para fallas internas, mientras que el de comparacin

de corrientes disparar en falso para fallas externas. Por el

contrario, en caso de que el hilo piloto se cortocircuite, el

esquema de comparacin de voltaje disparar en falso para fallas

externas, mientras que el de comparacin de corriente, si el

cortocircuito es muy severo, podr ser que no dispare para fallasinternas.

Cuando se desea una proteccin eminentemente selectiva en

lneas en que por su longitud o por otras causas no se pueda

emplear pareja fsica de conductores o fibra ptica, se emplea la

comparacin de fases entre las seales y sta se hace entre

bloques representativos de la salida del filtro, tal como se

muestra (en forma muy simplificada) a continuacin:

proteccion por relevadores.pdf

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