sistemas_proteccion digsilent
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ht
2009.
http:www.fglongatt.org.v
e
Francisco M. Gonzalez-Longatt, PhD
Jairo H. Quiros Tortos. Ph.D. Researcher
Manchester, UK, Enero, 2011
Anlisis de Sistem
as de
Proteccin empleando
DIgSILENT PowerFactory
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Mostrar los aspectos teoricos del analisis de sistemas deproteccion empleando la herramienta DigSILENTPowerFactory
Anlisis de Sistemas de Proteccinempleando
DIgSILENT PowerFactory
Francisco M. Gonzalez-Longatt, PhD,
Jairo H. Quiros Tortos. Ph.D. Researcher
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1. Introduccin a los Sistemas de
Proteccin
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Objetivos de los Sistemas de Proteccin
Prevenir lesiones a las personas.
Minimizar el dao en los componentes delsistema.
Limitar la duracin y minimizar lasinterrupciones del servicio.
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Aspectos de Sistemas de Proteccin
Confiabilidad
Propiedad de garantizar un funcionamiento correcto de laproteccin. Incluye operar cuando se requiere
(dependebilidad) y no operar incorrectamente (seguridad).
Selectividad
Eliminar la falla o anomala mediante la desconexin del
menor nmero de elementos. Velocidad de Operacin
Desconexin de la falla en el menor tiempo posible.
Simplicidad
Mnimo de dispositivo de proteccin y circuitera asociadospara lograr los objetivos de proteccin.
Sensibilidad
Deteccin de fallas o condiciones anormales que
provoquen variaciones pequeas en el sistema.
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Anormalidades en SP
Las anormalidades en sistemas de
potencia son miles, pero pueden ser agrupadas en:
Cortocircuitos
Sobrecargas Contactos a tierra
Interrupcin de conductores
Dficit de potencia activa Poleslip (Perdida de estabilidad)
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Criterio de deteccion de falla
Criterio de Deteccin de falla:
Sobrecorriente (cortocircuito, sobrecarga)
Corriente diferencial (cortocircuito).
Sobre voltaje/Bajo voltaje (cortocircuito, estabilidad de voltaje)
Direccin de potencia (cortocircuito, contacto a tierra)
Desbalance (interrupcin de conductor, desbalance decarga).
Impedancia (cortocircuito, perdida de estabilidad).
Frecuencia (dficit de potencia activa)
Temperatura (sobrecarga)
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2. Transformadores de Corriente (TC) y
Transformador de Potencial (TP)
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Clasificacin de los TC
Clases de prediccin por IEC:
ejemplo: 15VA Clase 10 P 20
15VA : Burden in VA
10 : Clase de precisin
P : Aplicacin: P para Proteccin
20 : Accuracy Limit Factor (factor limite de precisin)
(hasta 10% de error a 20 veces la corriente nominal oburden)
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Clasificacin de los transformadores
Definicin segn ANSI/IEEE:
Ejemplo: T100 o C 100
T indica que el desempeno del TC ha sido probado:Fabricantes pueden proveer pruebas y datos medidos.
C indica que el desempeno ha sido calculado.
Numero que define el maximo voltaje en el secundario ael cual el error es menor a 10%, para corrientes entre 1-Number defines the maximum secondary voltage atwhich the error is less than 10%, for currents between 1-20 veces la corriente secundaria.
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Saturacin del Transformador de Corriente
Los transformadores de corriente (TC) se puedensaturar si:
Voltaje AC secundario es mas alto que el voltaje del codo(kneepoint).
Corriente primaria contiene componentes DC.
La corriente secundaria de un TC saturado esdistorcionada y mas pequena de la corriente nosaturada.
TC especiales con caracteristicas dinamicas mejorasas
son clasificados segun la norma IEC como TPX,TPY oTPZ
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CT Saturacion
0.2000.1000.000-0.1000 ..
1200.0
800.00
400.00
0.000
-400.00
-800.00
-1200.0
Stromwandler: Mag.-Fluss L1 in V
0.2000.1000.000-0.1000 ..
1200.0
800.00
400.00
0.000
-400.00
-800.00
-1200.0
Stromwandler: Mag.-Fluss L2 in V
0.2000.1000.000-0.1000 ..
1200.0
800.00
400.00
0.000
-400.00
-800.00
-1200.0
Stromwandler: Mag.-Fluss L3 in V
DIgSILENT
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3. Proteccion contra Sobrecorrientes
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Caracterstica de tiempo inverso
Tiempo total de limpieza de
falla (Tcf):Tfc = Trelay + Tbrk
Trelay: tiempo de disparo del releTbrk : Tiempo de disparo del interruptor
Tiempo de disparo del rele(Trelay):
Trelay = Ts + TsetTs: tiempo de arranque
Tset: tiempo ajustado
Ajuste de corrienteIpset: rango de corriente ajustada
Imin: Corriente de arranque1000 10000 100000[pri.A]
0.01
0.1
1
10
[s]
AMZ
DIgSILENT
Tpset
Ipset
Tfct=Trelay+Tbrk
Imin
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Caractersticas - IEC
Normalmente Inverso:
Muy Inverso:
Extremadamente Inverso:
Inverso Largo:
1)/(
14.0t
02.0
=pset
pset
II
T
1)/(
5.13t
=
pset
psetII
T
1)/(
80t
2 =
pset
psetII
T
1)/(
120t
=
pset
psetII
T
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Caractersticas - ANSI / IEEE
Normalmente inversa Inverso corto
Largamente inversa
Moderadamente inversa Muy inversa
Extremadamente inversa
Inversa definidad Corriente cuadrada
+= 0.179661)/(
8.9341
t 2,0938pset
pset IIT
+
= 0982.0
1)/(
922.3t
2
pset
psetII
T
+
= 18592.2
1)/(
64143.5t
pset
psetII
T
+= 21359.01)/(
4797.0t 5625.1
pset
psetIIT
+
= 03393.0
1)/(
2663.0t
2969.1
pset
psetII
T
+
= 0243.0
1)/(
64.5t
2
pset
psetII
T
+= 0228.01)/(
0103.0t 02.0
pset
psetIIT
2)/(
14.107.50t
pset
pset
II
T +=
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Coordinacion por Tiempo
C-DB-CA-B
DCBA
tt=1.2 s
t= 0.8 s
t= 0.4 s
Infeed
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Coordinacin Tiempo/Corriente
C-DB-CA-B
DCBA
t
lmax(0.8*LAB ) lmax(0.8*LBC) lmax(0.8*LCD)
Infeed
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Curva Limite de Cables
Capabilidad trmica
Corriente de cortocircuito
Periodo nominal(1s)
Tiempo de liberacin de falla
Corriente de
magnetizacinCorriente de magnetizacion
(Inrush)
Duracin de la corriente de
Inrush
0.01 10krth thr k
k
TI I con s T s
T<
thrI
krT
kT
100 10000 100000[pri.A]0.01
0.1
1
10
[s]
Cable-1
DIgSILENT
Ithr
Tkr
Ip
tinrushpI
inrusht
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Curva limite de cales/ Parmetros de lneas
IEC/VDE
constante de aislamiento
Temperatura inicial
Max. Temperatura alcanzable
rea transversal in mm
Tiempo de liberacin de falla
Relacin del efecto piel
226 ln 1234.5
f i
i
k para Cu
= +
+
k
i
kT
148 ln 1228
f i
i
k para Al
= + +
f
0.01 10th thr ac k k
k AI I F con s T sT< =
A
acF
ANSI/IEEE
constante de aislamiento
Temperatura inicial
Max. Temperatura alcanzable
rea transversal in mmTiempo de liberacin de falla
Relacin del efecto piel
10
2340.0297 log
234
f
i
k para Cu
+=
+
0.01 10th thr ac k k
k AI I F con s T sT< =
102280.0125 log228
f
i
k para Al
+= +
k
i
kT
f
A
acF
-
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Curva de Sobrecarga de Cables
Sobrecarga (for t > 10s )
Corriente nominal en A
Corriente de prefalla en ATiempo de sobrecarga en s
Mnimo constante de tiempo
del cable
2
01
1
b
b
t
b
n t
Ie
II I para corta operacion
e