UNIVERSIDAD DE ORIENTE NCLEO DE ANZOTEGUI ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD EVALUACIN DE LA COORDINACIN DE PROTECCIONES EN LA SUBESTACIN ELCTRICA TOCORN (34,5 KV 13,8 KV) DE CADAFE, REGIN 4 ZONA ARAGUA Realizado por: LUIS GUILLERMO FRANCIA BERNEZ Trabajo de grado presentado ante la ilustre Universidad de Oriente como requisito parcial para optar al ttulo de: INGENIERO ELECTRICISTA Puerto La Cruz, febrero de 2012. UNIVERSIDAD DE ORIENTE NCLEO DE ANZOTEGUI ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD EVALUACIN DE LA COORDINACIN DE PROTECCIONES EN LA SUBESTACIN ELCTRICA TOCORN (34,5 KV 13,8 KV) DE CADAFE, REGIN 4 ZONA ARAGUA Realizado por: LUIS GUILLERMO FRANCIA BERNEZ Revisado y Aprobado por: ______________________ _____________________ Prof. Hernn ParraIng. Rubn Hernndez Asesor AcadmicoAsesor Industrial Trabajo de grado presentado ante la ilustre Universidad de Oriente como requisito parcial para optar al ttulo de: INGENIERO ELECTRICISTA Puerto la Cruz, febrero de 2012. UNIVERSIDAD DE ORIENTE NCLEO DE ANZOTEGUI ESCUELA DE INGENIERA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD EVALUACIN DE LA COORDINACIN DE PROTECCIONES EN LA SUBESTACIN ELCTRICA TOCORN (34,5 KV 13,8 KV) DE CADAFE, REGIN 4 ZONA ARAGUA JURADO CALIFICADOR El Jurado Hace Constar que Asign a esta Tesis la Calificacin de: ____________________________ Prof. Hernn Parra Asesor Acadmico ____________________________________________ Ing.Ing. Jurado PrincipalJurado Principal Puerto la Cruz, febrero de 2012. RESOLUCIN De acuerdo al artculo 41 del reglamento de trabajos de grado: Los trabajos de grado sonde exclusiva propiedad de la Universidad y solo podrn ser utilizados para otros fines con el consentimiento del Consejo de Ncleo respectivo, quien lo participara al Consejo Universitario. DEDICATORIA A Dios Todopoderoso y a la Virgen de Chiquinquir, mis protectores y guas, a ustedes les debo todo en la vida, me han dado la fuerza y el entendimiento para seguir adelante, los amo cada da ms. Amispadres,PedroyYenny,basesfundamentalesdeestameta;sonmi ejemplo a seguir, mi mayor orgullo y el mejor regalo que Dios me ha dado. El hombrequesoyesgraciasaustedes,miamorhaciaustedeses indescriptible. AmihermanaJennire,esperoqueestelogrosirvadeejemploparaque tambin alcances tu meta y verte convertida en una excelente odontlogo, te amo manita. A mis abuelos, Luisina, Gonzalo y Luis, que me cuidan desde el cielo. A mis amigos, Karen, Sulima, Zoraima, Rafael y Rogelio, la familia que Dios mepusoenelcaminoyquieneshicierondemipasoporlaUniversidadla experiencia ms bonita de mi vida. Luis Guillermo Francia Bernez AGRADECIMIENTOS ADiosTodopoderosoyalaVirgendeChiquinquir;porsiempre escucharmeyestaramiladocadadademivida,poramarmey acompaarme y nunca dejarme solo, sin ustedes nada soy y nada valgo. A mis padres, Pedro y Yenny; por ser esos ngeles terrestres que me guan por el camino del bien; gracias por su amor, sus consejos, su ejemplo, suapoyo;graciasporestarconmigocelebrandomistriunfosytambinpor ayudarmealevantarenmiscadas,nuncatendrcomoretribuirlestantas cosas que me han dado, son los mejores. AmihermanaJennire;porapoyarme,entenderme,animarmey alegrarme la vida con su existencia. A mi familia; por su cario incondicional, especialmente gracias a mis tos Gilberto y Luisa y a mis primitos Gilberto Luis y Luis Miguel, quienes me hicieron sentir como en casa durante mi perodo de pasantas en Maracay. AlaUniversidaddeOriente,LaCasamsAlta,especficamenteal Departamento de Electricidad, a todo el cuerpo docente que lo conforma y de maneramuyespecialalProfesorSantiagoEscalante;graciasporserparte de mi formacin acadmica. AlProfesorHernnParra,porsugua,dedicacinyvaliosa colaboracinparapoderrealizarconxitoestetrabajodegrado,ascomo tambinportantosconsejosyconocimientosbrindados,siempreserpara m un gran ejemplo a seguir. Atodosmisamigos,especialmenteaaquellosquemeacompaaron durante mi carrera: Karen, Sulima, Zoraima, Rafael y Rogelio; gracias por ser msquemisamigos,porescucharme,entenderme,apoyarme;quienha encontradounamigohaencontradountesoro,soymuyafortunadoal tenerlos. AlIngenieroRubnHernndez,miasesorindustrial,alIngeniero FranciscoPalacios,alosTcnicos:CarlosRivero,FranciscoRivero, Santiago Romero, Luis Fernndez, Javier Rodrguez y Rafael Sarmiento y a todasaquellaspersonasquemebrindaronsuapoyoparalarealizacinde estetrabajodegradoenlaempresaCORPOELECZonaAragua.Gracias tambinamicompaerodepasantas,IngenieroRicardoAparicio,porsu ayuda y conocimientos aportados. Atodasaquellaspersonasquedeunauotraformahanaportadosu granito de arena para el logro de esta meta. A todos Gracias! que Dios les bendiga Luis Guillermo Francia Bernez RESUMEN Eltrabajoquesepresentaconsisteenunaevaluacindela coordinacin de las protecciones en la subestacin Tocorn perteneciente a CADAFE,Region4ZonaAragua.Estasubestacinesalimentadaporla subestacin Villa de Cura I, a travs del circuito El Pen; la misma posee dostransformadoresdepotencia,unoalimentaloscircuitosMagdalenoy YukeriyelsuministraenergaaloscircuitosSanFranciscoeINOS.El estudiosurgiporlanecesidaddeconocerlosajustesactualesdelos equipos de proteccin en el transformador I de la subestacin, debido a que stosnoestabandespejandolasfallasquesepresentaban.Serealizaron visitasalasubestacindedistribucin,paratomardatosdeplacade transformadoresylosajustesactualesdelosequiposinvolucradosenel estudio. Con esos datos se procedi a realizar los estudios de cortocircuito y flujodecarga,paraconocerelestadodelsistema depotencia,paraellose utilizelprogramaETAP6.0;estosvaloressetomaronencuentaal momentoderealizarlosajustesdeprotecciones.Conlosdatosdelos ajustesactualesdelosequiposdeproteccinyutilizandolaherramienta ETAP,setrazaronlascurvastiempocorrientedelosequipos comprobndoseladescoordinacinentrestos.Tomandoencuentalos criterios de ajuste de protecciones de CADAFE, se realizaron ajustes nuevos, loscualesfueronsimuladosconlamismaherramientacomputacional, garantizndoselacorrectacoordinacindelosequiposdeproteccin presentes en el transformador I de la subestacin Tocorn. CAPTULO I INTRODUCCIN 1.1 - Planteamiento del Problema Laenergaelctricaocupaunlugardegranimportanciaenla tecnologamodernasiendoelmotorprincipalquecontribuyealdesarrollo econmico, social y cultural de los pases. Dada la importancia que tienesu servicio continuo e ininterrumpido para la poblacin en general, las empresas prestadoras del servicio elctrico deben asegurar un suministroconfiable de energa a travs de la incorporacin de nuevas tecnologas en sus redes. En Venezuela,laCompaaAnnimadeAdministracinyFomentoElctrico (CADAFE),filialdelaCorporacinElctricaNacional(CORPOELEC),esla empresamsgrandedelpasyproporcionaelserviciodeelectricidaduna gran cantidad de usuarios en todo el territorio nacional. CADAFEReginNorcentral,tienecomofuncindistribuiry comercializar la energa elctrica a las zonas rurales, urbanas, industriales y comercialesdelosestadosAragua,Carabobo,DistritoCapital,Miranday Vargas,demaneraeficiente,confiableyauncostorazonable.Paraello cuentacongrandesypequeassubestacionesatendidasonoatendidas, convirtiendolosnivelesdetensinypermitiendoas,queelserviciopueda ser disfrutado por la poblacin. La poblacin en esta regin, particularmente enel estado Aragua, ha experimentadounincrementoyconllademandadeenergaelctrica.En vista de esta situacin la empresa CADAFE se ha visto en el compromiso de desarrollarproyectosdegranimportancia,quepermitansatisfacerla demanda energtica creciente, ya que el objetivo primordial de todo sistema depotenciaesmantenerunaltonivelenlacontinuidaddelsuministrode electricidad,yalmomentodeocurrircondicionesdefallasinevitables, minimizarlostiemposylamagnituddecortesdelservicio.Paralograresto esnecesariohacerusodedispositivoscapacesdeactuaranteestas condicionesintolerables,detectandolasfallaseiniciandoacciones correctivas,cabedestacarquealconjuntodetodosestoselementosse denomina Sistema de Proteccin EnlaRegin4ZonaAragua,CADAFEcuentacon24subestaciones entre atendidas y no atendidas; stas se diferencian entre una y otra por sus dimensiones fsicas, niveles de operacin, nmero de equipos y permanencia de personal de maniobras. Una de las subestaciones no atendidas (34,5KV - 13,8KV),eslaSubestacinElctricaTocorn,lacualposeedos transformadores,elprimeroalimentaloscircuitosMagdaleno,Yukeriyuna transferencia del circuito San Francisco el cual es alimentado por el segundo transformador, que tambin distribuye energa al circuito INOS. Informesrecientesindicanquelasfallasquesepresentanenellado debajatensindelTransformadorIdelasubestacin,nosondespejadas porlosequiposdeproteccin,porlocualsepresumequeexisteuna descoordinacinentreellos.Anteestasituacin,surgelanecesidadde realizarunestudiodelacoordinacindelasproteccionespresentesenla misma, con el fin de aplicar los correctivos pertinentes para as proporcionar ygarantizarlacalidaddelsuministroelctrico,connivelesdeconfiabilidad ptimos para el sistema (criterios de fiabilidad y seguridad), manteniendo las caractersticas de selectividad y velocidad del sistema de protecciones de la subestacin en estudio. Porloanteriormenteexpuesto,serealizarlaCoordinacinde ProteccionesenlaSubestacinElctricaTocornconnivelesdetensin34,5KV13,8KV,locualcontribuiramejorarlacontinuidadenel suministro de energa elctrica y prevenir el dao en instalaciones y equipos 1.2 - Objetivos 1.2.1 - Objetivo General EvaluarlaCoordinacindeProteccionesenlaSubestacinElctrica Tocorn (34,5 KV 13,8 KV) de CADAFE, Regin 4 Zona Aragua 1.2.2 - Objetivos Especficos 1.Describir el Sistema Elctrico de la Subestacin Tocorn. 2.Realizar el estudio de flujo carga ycortocircuito en Subestacin ElctricaTocorn mediante la herramienta computacional ETAP. 3.Seleccionarlosajustesrequeridosporlasproteccionesenel TransformadorIdelaSubestacinElctricaTocorn,paraqueestas cumplan con su funcin de selectividad operativa 4.ProponermejorasparaelSistemadeProteccionesElctricasenel Transformador I de la Subestacin Tocorn. 1.3 - Justificacin El estudio del sistema de protecciones elctricas en el transformador I delasubestacinTocorn,pertenecienteaCADAFE,Regin4Zona Aragua,nacidelanecesidadderealizarunaevaluacintcnicaque permitieraestimarelestadoactualdelosdispositivosdeproteccinyla secuencia de operacin de los mismos; esto se debe a que, segn reportes suministrados por la gerencia de distribucin de la empresa, actualmente las fallas de sobrecorriente no son despejadas en su totalidad por los equipos de proteccin y continan hacia la subestacin Villa de Cura I que se encarga de alimentar a esta subestacin. Estasituacinhageneradoquelaempresarequieratomarlas medidas pertinentes para obtenerla adecuadaproteccin de los elementos de la subestacin,con el fin de mejorar la calidad de servicio, ya que en la actualidadseestexpandiendoelsuministrodeenergaelctricaenlos sectoresalimentadosporlasubestacinTocorndebidoalincrementode la demanda del servicio elctrico. El presente trabajo brinda la oportunidad de aportar ideas y aplicar los conocimientosadquiridosduranteeltranscursodeformacinuniversitaria. Ademsaportasoluciones,ysirvecomobaseparafuturosproyectosde investigacin,relacionadosconlasproteccioneselctricas.Porsuparte,la implementacindeunaadecuadacoordinacindeproteccionesde sobrecorientepermitealaempresaelctricanacionalCADAFE,Regin4 ZonaAragua,garantizarunsuministroconstanteyoptimodelserviciode energa elctrica a la poblacin. CAPTULO II LA EMPRESA CADAFE,laempresaelctricadelEstadoVenezolano,eslams grande del pas y suministra el servicio de electricidad a ms de tres millones de usuarios. La Compaa Annima De Administracin y Fomento Elctrico, CADAFE,fuecreadaen1958conelfindeoptimizarlaadministracinyla operacindelasempresasdeelectricidaddependientesdelEstado Venezolano que estaban repartidas en todo el pas. Desdeesemomento,desarrollunainfraestructuraelctricaen Generacin,TransmisinyDistribucinylogrunaltogradode electrificacin en Venezuela, lo cual le permite atender, hoy en da a ms del 80 por ciento del territorio nacional. Gracias a su presencia a nivel nacional, sehahechoposibleelfuncionamientodeempresasvitalesyestratgicas paraelpas,comolaindustriasiderrgica,metalmecnica,delaluminio, manufacturera, alimentos, petroqumica y telecomunicaciones, entre otras. Adems,prestaunserviciopblico,yaquesuministraelectricidada hogares,hospitales,centrosdeenseanzas,sistemasdeproteccin, seguridadciudadana,investigacionescientficas,entretenimientoy alumbradopblico,garantizandolacalidaddevidadelosvenezolanos. Prcticamente est presente en todas las actividades del ser humano. 2.1 Ubicacin LaCompaaAnnimadeAdministracinyFomentoElctrico (CADAFE) Regin 4, se encuentra ubicada en la avenida Mario sur N 45-A casco central, frente a antiguo Telares Maracay, Maracay- Estado Aragua 2.2 -Resea Histrica Enoctubredelao1.958escreadalaCompaaAnnimade AdministracinyFomentoElctrico(CADAFE),laempresaelctricadel EstadoVenezolanoquedesde1959entraserviramsdelnoventa(90) por ciento del territorio nacional. CADAFE, es la empresa elctrica del estado venezolano, que ha servido durante 43 aos a ciudades y zonas rurales con el lema: "CADAFE llega donde VENEZUELA llega". Luego se gener la idea delacreacindeunasempresasfilialesdecomercializacinydistribucin inicindoseaslosestudiosdereorganizacinyregionalizacinenelao 1980ysiendoen1990cuandoseemprendielprocesoparalograrlo.A mediadosde1991,CADAFEyahabadescentralizadosusActividadesde distribucinycomercializacinencuatroEmpresasRegionalestalescomo: CADELA, ELEORIENTE, ELEOCCIDENTE, ELECENTRO y DESURCA. El22deFebrerode1.991escreadalaElectricidaddelCentro (ELECENTRO);establecindosecomosuobjetivoladistribuciny comercializacindelaenergaelctrica,afindecumplirconlasexigencias delprocesodedesarrolloelctrico.ELECENTRO,esunaempresade servicios que se dedica a distribuir, generar y comercializar energa elctrica alasregionesquecomprendensuradiodeinfluencia:Aragua,Miranda, Gurico,ApureyAmazonas.Sedestacahoyporhoy,comoungran potencialendistribucinycomercializacin,yaquecuentacontodaslas caractersticasnecesariasparaesesitial,genteconmstica,quehacen posible el crecimiento de la empresa. Luego de la fusin (segn gaceta oficial 37.253 de fecha 3 de agosto del 2001) de CADAFE con su filial paso a llamarse CADAFE REGION 4, solo se encarga de los estados Aragua y Miranda. En el marco de la reorganizacin del sector elctrico nacional, y con la finalidaddemejorarlacalidaddelservicioentodoelpas,maximizarla eficienciaenelusodelasfuentesprimariasdeproduccindeenerga,la operacindelsistemayredistribuirlascargasyfuncionesdelasactuales operadorasdelsector,elEjecutivoNacional,atravsdelDecreto-LeyN5.330,defecha2demayode2007,publicadaenlaGacetaOficialdela RepblicaBolivarianadeVenezuelaN 38.736del31dejuliode2007, ordenalacreacindelasociedadannimaCorporacinElctricaNacional S.A. LaCorporacinElctricaNacionalesunaempresaoperadoraestatal encargadadelarealizacindelasactividadesdegeneracin,transmisin, distribucinycomercializacindepotenciayenergaelctrica,adscritaal Ministerio del Poder Popular para la Energa y Petrleo. Segnestedecreto,CORPOELECseencuentraconformadaporlas siguientesempresasdegeneracin,transmisin,distribuciny comercializacin de energa elctrica: Electrificacin del Caron, C.A. (EDELCA) Energa Elctrica de Venezuela, S.A. (ENELVEN) Empresa Nacional de Generacin C.A: (ENAGER) Compaa de Administracin y Fomento Elctrico S.A. (CADAFE) Energa Elctrica de la Costa Oriental del Lago C.A: (ENELCO) Energa Elctrica de Barquisimeto S.A. (ENELBAR) Sistema Elctrico del Estado Nueva Esparta (SENECA) Estas empresas debern en los prximos tres (03) aos a partir de la entradaenvigenciadelDecreto-LeyN 5.330,fusionarseenunapersona jurdica nica; las mismas debern transferir en dicho lapso todos sus activos y pasivos a la Corporacin. La organizacin territorial de la actividad de distribucin de potencia y energa elctrica est definida por las siguientes regiones operativas: Regin Noroeste: estados Zulia, Falcn, Lara y Yaracuy ReginNorcentral:estadosCarabobo,Aragua,Miranda,VargasyDistrito Capital ReginOriental:estadosAnzotegui,Monagas,Sucre,NuevaEspartay Delta Amacuro Regin Central: estados Gurico, Cojedes, Portuguesa, Barinas y Apure Regin Andina: estados Mrida, Trujillo y Tchira Regin Sur: estados Bolvar y Amazonas 2.3 - Misin Ser una empresa estratgica posicionada en la prestacin del servicio deenergaelctrica,contecnologadepuntayunpersonalcalificado, comprometidoconeldesarrolloeconmicoysocialdelpas,ofreciendo serviciosdecalidadasususuarios,conunagestintransparenteyuna sostenibilidad financiera. 2.4 - Visin Prestarunserviciopblicodeenergaelctricadecalidad,conun personal comprometido en la gestin productiva, para satisfacer necesidades delosusuarios,hacerusoeficientedelosrecursos,enunaGestinque garantice ingresos suficientes, necesarios a la sostenibilidad financiera de la organizacin y en concordancia con un Proyecto Pas expresado en polticas sociales y de desarrollo. 2.5 -Estructura Organizativa 2.5.1 - Objetivo de la Direccin General Regional de Comercializacin Y Distribucin Garantizarlaejecucindelasactividadesinherentesala comercializacin y distribucin de la energa elctrica en su mbito territorial hasta la tensin de 115 KV inclusive, a fin de suministrar el servicio en forma eficiente,asegurando:elabasteciendodelademandaconlacalidaddel servicio establecida, la optima atencin integral de los usuarios, la reduccin delasprdidasdeenergaelctricayelincrementodelosingresospor ventasdeenerga,enconcordanciaconlospresupuestosasignados,la normativa vigente y el respecto al medio ambiente. 2.5.2 - Funciones de la Direccin General Regional de Comercializacin Y Distribucin -Fijarlosobjetivosymetasparalasactividadesdeplanificacin, operacin, -mantenimiento y desarrollo de las redes de distribucin y sub transmisin ensumbitoterritorialyevaluarsucumplimientoafindedefinirlas acciones -correctivas a que hubiere lugar.-Fijarlosobjetivosymetasparalasactividadesdeatencinalcliente, mercadeo, medicin, facturacin, cobranza e incremento en ventas en su mbitoterritorialenfuncinalacuotaexigidaporlaEmpresayevaluar sucumplimientoafindedefinirlasaccionescorrectivasaquehubiere lugar. -Dirigirycontrolarlagestindelosprocesoscomercialesdeatencinal cliente,mercadeo,medicin,facturacin,cobranzaeincrementode ventas en su mbito territorial. -Dirigirlasaccionesorientadasalagestindecobranzaalosclientes particulares y gubernamentales centralizados y descentralizados. -Dirigireldesarrollodelplandepromocincomercialensumbito territorial. -Dirigirycontrolarlaejecucindelasdiferentesactividades administrativasnecesariasparalaoperatividaddelaReginyZonas adscritas,lasqueserealizarandeconformidadconloslineamientos establecidos por las unidades funcionales centralizadas respectivas. -Dirigir la ejecucin de las actividades previstas en los planes y proyectos asociados a la reduccin de prdidas elctricas (tcnicas y no tcnicas) y fomentar el uso eficiente de la energa elctrica. -Dirigir y controlar la operacin, elaboracin y ejecucin de los programas de -mantenimientopreventivoycorrectivo,laplanificacinyeldesarrollode las redes de distribucin y sub transmisin en su mbito territorial. -CoordinarconTransmisinlaoperacinymantenimientodelas instalaciones de 115 KV. -Detectaryproponerlasnecesidadesdeexpansindelasredesde distribucin y sub transmisin en su mbito territorial. -Controlarlaejecucinconmediospropiosdenuevasinstalaciones, ampliaciones y reformas de la red de distribucin y sub transmisin en su mbito territorial. -Controlar la inspeccin de obras de nuevas instalaciones, ampliaciones y reformasdelaredyedificacionesasignadas,realizadasporempresas contratadas. -DirigiryhacerseguimientoalaejecucindelPlanAmbientalde CAFADE,tomandolasmediadasorientadasaevitardaosambientales comoconsecuenciadelasactividadesdedistribucinysubtransmisin desumbitoterritorial,conformealoestablecidoenelmarcolegal vigente. -CoordinarconelCentrodeAfericincorrespondientelacalibraciny afericindemedidoresdeacuerdoalosprogramasdemantenimiento definidos y cumpliendo los estndares de calidad establecidos. -CoordinarconelCentrodeNacionaldeRecuperacinde Transformadoreslarecuperacindeequiposdedistribucinysub transmisin. -RepresentaraCADAFEantelasautoridadesestatalesymunicipales, instituciones pblicas y privadas y medios de comunicacin de su mbito territorial y toda vez que le sea solicitado por sus superiores jerrquicos. EnlaFigura2.1,semuestralaestructuraorganizativadelaCompaa Annima de Administracin y Fomento Elctrico (CADAFE) Regin 4 Aragua Miranda,lamismaesdetipovertical,endondeseindicanlosniveles jerrquicos de forma descendente. Figura 2.2Organigrama de la CADAFE Regin 4 Zonas: Aragua Miranda Fuente: CADAFE 2.6 -Descripcin de las Funciones El Departamento de Mantenimiento Especializado Estructura 17441-3000correspondientealaGerenciadeDistribucin,sededicaaProgramar laseccionesdeMantenimientodelasreasdeAlumbradoPblico,Lneas EnergizadasyTermovisindelazona,ascomounMantenimiento PreventivoyCorrectivoenlasSubestacionesdeDistribucinylosestudios sobre esquemas delosequiposinstaladosylaejecucindelostrabajosde mantenimiento realizados por Contratistas, a fin de asegurar el ptimo estado de funcionamiento de las Subestaciones en la empresa CADAFE. Figura 2.2 Organizacin de la Divisin de Operacin y Mantenimiento Fuente: CADAFE -Jefedeldepartamento:seencargadeDirigir,CoordinaryControlarla elaboracin y ejecucin de los Programas de Mantenimiento de las reas de Alumbrado Pblico, Lneas Energizadas y Termovisin de la zona, as como un Mantenimiento Preventivo y Correctivo en las Subestaciones de Distribucin y los estudios sobre esquemas de los equipos instalados y la ejecucin de los trabajos de mantenimiento realizados por Contratistas, a findeasegurarelptimoestadodefuncionamientodelasSub Estaciones,lacontinuidadenelsuministrodeEnergaylasadecuadas condiciones de operatividad de las Redes del Sistema de Distribucin de acuerdoalasMetasyObjetivospropuestosporlaCoordinacinde Distribucin Aragua. -SupervisordeLneasEnergizadas:EsteProgramar,Coordinary Controlar las operaciones de Mantenimiento Preventivo y/o Correctivo de lasRedesdeDistribucinensistemasenergizados,ejecutadosporlas cuadrillas de Lneas Energizadas, a fin de garantizar el cumplimiento de las actividades de mantenimiento programadas en el sistema, de acuerdo a lo establecido en el Manual de Lneas Energizadas. -SupervisordeSubterrneosySubestaciones:EncargadodeDirigir, Coordinar,Controlar,SupervisaryEjecutarlaelaboracindePruebas, MedicionesyProgramasdeMantenimientoPreventivoyCorrectivo (peridicooeventual)enlosequiposdelasSubestacionesyRedes SubterrneasdelaZona,afindecorregirlasfallasquesedeterminen durantesuinspeccinyasegurarlacontinuidadenelsuministrode Energa,garantizandoadecuadascondicionesdefuncionamientodelas Subestaciones,deacuerdoalasMetaspropuestasporlaCoordinacin de Distribucin Aragua. -SupervisordeTermovision:RealizarDiagnsticostermogrficoalas SubestacionesAtendidasyNoAtendidasdeDistribucindelEstado Aragua y en ocasiones a otras Zonas que requieran de los mismos, como tambinalosdiferentesCircuitosquelorequieran,conlafinalidadde minimizarlasinterrupcionesygarantizarlacalidaddelservicioelctrico deacuerdoalasmetasyobjetivospropuestosporlaCoordinacinde Distribucin Aragua. -SupervisordeLaboratoriodePruebas:Realizardiagnsticodel funcionamiento de los equipos de proteccin suplementaria y materiales, supervisar el proceso de intervencin de Redes de Distribucin Elctrica con la finalidad de determinar el tipo de mantenimiento a ejecutarse por cada sector asignado, a fin de garantizar la calidad del servicio elctrico deacuerdoalasmetaspropuestasporlaCoordinacindeDistribucin Aragua.Ademslarecuperacindetransformadoresconvencionales desde 5 KVA hasta 167.5 KVA. CAPTULO III MARCO TERICO 3.1 Antecedentes Acontinuacinsepresentaunareseadetrabajosdeinvestigacin, loscualesposeenafinidadconeltemaenestudio,yservirncomobase para la elaboracin del trabajo de grado. Figuera, S. (1992). Elabor un trabajo de grado titulado Actualizacin del Sistema de Protecciones en Circuitos de Distribucin (13,8KV 34,5KV) ZonaMonagas,enelcualsedescribenlosesquemasdeproteccin estandarizadosporCADAFE,ademsderealizarlosestudiosde cortocircuitosparaefectuarlacoordinacindelasproteccionesdelos equipos instalados en dicha subestacin. Estosclculosservirndereferenciaparallevaracabolosajustes pertinentes en la S/E Tocorn. Torrivilla,R.(2000).PresentantelaUniversidaddeOrienteun trabajo titulado Evaluacin y Coordinacin de las Protecciones Elctricas en elSistemadeDistribucin13,8KVdePDVSADistritoPuntadeMata;el mismo se desarroll en el sistema elctrico del norte del estado Monagas y el mismocomprendeelanlisisyclculosdelosnivelesdecortocircuitodel sistema en estudio. Del mismo modo, se realiz la coordinacin y ajustes de los dispositivos de proteccin presentes en el sistema. El aporte para esta investigacin es la forma como est presentada la informacin y los conceptos de algunos elementos del proceso. Delgado,N.(2005).RealizunTrabajodeGradotitulado CoordinacindeProteccionesenBajaTensindelaPlataformaMarina ubicadaenelTerminaldeAlmacenamientodeEmbarqueJose(TAEJ) pertenecientealaempresaPetrleosdeVenezuelaDivisinOriente.El objetivofundamentaldeestainvestigacineslacoordinacinde protecciones en baja tensin en la plataforma marina, ubicada en el Terminal dealmacenamientodeembarqueJose,pertenecientealaempresa Petrleos de Venezuela divisin oriente; para ello mejor los circuitos en baja tensinlograndoqueseindependizaranenlaredelctrica,incorpor nuevos mtodos de estudio para protecciones en baja tensin e involucr un estudiodetalladodelascaractersticasdelacoordinacindelos interruptores en baja tensin. Estetrabajodeinvestigacinservirparacomplementarlasbases tericas del proyecto.

3.2 - Bases Tericas 3.2.1 - Protecciones en el Sistema Elctrico de Potencia. ElpropsitodeunSistemaElctricodePotenciaesladegenerary suministrarenergaelctricaasusconsumidores.Elsistemadebedeser diseadoyadministradoparaentregarestaenergaalospuntosdecarga con fiabilidad y economa. Muchos de los equipos utilizadoscon este fin son costosos.Paramaximizarelretornodeestainversin,elsistemadebeser utilizadotantocomoseaposibledentrodelasrestriccionesaplicablesde seguridad y la fiabilidad del suministro. Paraqueunsistemaelctricooperedemaneraconfiableysegura debetenerasociadounesquemayelementosdeproteccin.Enlamedida que el sistema involucre niveles de tensin altos requerir de esquemas con lgicasqueinvolucrendiferentesfuncionesdeloselementosdeproteccin loscualesgaranticenladeteccintempranadefallasenlared.Las protecciones elctricas determinan si el sistema se encuentra en condiciones fueradelosparmetrosnormalesdeoperacin,cuandolalgicadeestas compara los ajustes colocados con los parmetros reales que continuamente miden (Kosow, J., 2006, p. 188). 3.2.2 - Objetivos de los Sistemas De Proteccin Esrecomendablequetodoesquemadeproteccionescumplaconlos siguientes objetivos: -Detectaryaislartodaslasfallasinstantneasquesepuedan presentar en cualquier punto del sistema. -Mantenerelsistemaenfuncionamientoalimentandolamayor cantidaddecircuitosposiblesenelsistemaincrementandola confiabilidad. -Rapidez de operacin en el momento de presentarse las fallas en el sistema. -Discriminar entre condiciones normales y anormales del sistema, de modoquelosdispositivosdeproteccin,nuncaoperen innecesariamente. 3.2.3 - Funcin de los Sistemas De Proteccin 3.2.3.1 - Funcin Reductora Losparmetrosdelsistemaquesonpermanentementemonitoreados paraobservarsucomportamientotienenvaloresprohibitivosparaser manejadosporlaspersonasodispositivosencargadosdehacerestatarea. Paraellosehacenecesarioreducirdichosvaloresamagnitudes perfectamente manejables por los dispositivos de monitoreo. Esta funcin la realizan los transformadores de medida. 3.2.3.2 - Funcin Detectora Cuando los parmetros monitoreados cambian de magnitud y estos se consideranperjudicialesenalgnsectordelsistemadebenexistir dispositivosqueseencarguendeidentificartalcondicinytomarlas acciones que tiendan a restituir el sistema a su condicin normal. Esta funcin la realizan los rels de proteccin. 3.2.3.3 - Funcin Interruptora Una vez detectado el sector donde se encuentra la anormalidad, este debe ser aislado del resto del sistema Esta funcin la realizan los interruptores y fusibles 3.2.3.4 - Funcin Auxiliar Muchosequiposque conformanlossistemasdeproteccin notienen capacidadparaoperarporsisolos,porlotanto,requierendefuentes auxiliaresdealimentacinparasufuncionamientolascualesnodeben depender del sistema elctrico que se est monitoreando. EnestesectorencontramosUPS,cargadores,bateras, condensadores, generadores, entre otros (Parra, H., 2008, p.16). 3.2.4 - Tipos de Fallas Sedefineeltrminofallacomocualquiercambionoplaneadoenlas variablesdeoperacindeunsistemadepotencia,tambinesllamada perturbacin y es causada por: -Falla en el sistema de potencia (Cortocircuito) -Falla extraa al sistema de potencia (En equipo de proteccin), -Falladelared(Sobrecarga,fluctuacindecarga,rayos, contaminacin, sabotajes, daos). Lastasasde fallasensistemas debajatensinson mayoresquelas que se presentan en sistemas de alta tensin por la cantidad de elementos y equipos involucrados (Ramrez, S., 2007, p.66). 3.2.5 - Consecuencias de las Fallas Alcambiarlascondicionesdeoperacindeunsistemaelctricose presentanconsecuenciasnodeseadasquealteranelequilibrioesperado, ellas son: -Lascorrientesdecortocircuitocausansobrecalentamientoyla quemadeconductoresyequiposasociados,aumentoenlas flechasdeconductores(Efectostrmicos),movimientosen conductores, cadenas de aisladores y equipos (Efectos dinmicos). -Fluctuaciones severas de voltaje. -Desbalances que ocasionan operacin indebida de equipos. -Fluctuaciones de Potencia. -Inestabilidad del sistema de potencia -Prolongadoscortesdeenergaquecausandesdesimples incomodidades hasta grandes prdidas econmicas a los usuarios, dependiendo de si este es residencial, comercial o industrial. -Daos graves a equipos y personas. -Aparicindetensionespeligrosasendiferentespuntosdel sistema. 3.2.6 - Consideraciones Bsicas para un Sistema De Proteccin Sifueseposibledisearyconstruirunsistemaelctricoyelequipo usado en l de tal manera que no ocurran fallas y prevenir las condiciones de sobrecarga,virtualmentenosenecesitaraequipodeproteccin.Parala mayoradelascausasdelasfallas,esevidentequeunsistemalibrede fallas puede no ser construido econmicamente (Ramrez, S., 2007, p.68). 3.2.6.1 - Causas de las Fallas. 1. Sobrevoltajes debido a las descargas atmosfricas. 2. Sobrevoltajes debido al suicheo y a la ferrorresonancia. 3. Rompimiento de conductores, aisladores y estructuras de soporte debido a vientos,sismos,hielo,rboles,automviles,equiposdeexcavacin, vandalismo, etc. 4. Dao de aislamientos causado por roedores, aves, serpientes, etc. 5. Incendio. 6. Fallas de equipos y errores de cableado. 3.2.6.2 - Clases de Fallas. Fallas temporales: Son las fallas que pueden ser despejadas antes de que ocurranseriosdaos,oporqueseautodespejanoporlaoperacinde dispositivosdedespejedefallaqueoperanlosuficientementerpidopara prevenirlosdaos.Algunosejemplosson:arqueosenlasuperficiedelos aisladoresiniciadosporlasdescargasatmosfricas,balanceode conductoresycontactosmomentneosderamasderbolesconlos conductores.Lamayoradelasfallasenlneasareassondecaracter temporalperopuedenconvertirseenpermanentessinosedespejan rpidamente, o porque se autodespejan o porque actuan las protecciones de sobrecorriente. Fallaspermanentes: Sonaquellasquepersistenapesardelavelocidad a lacualelcircuitoesdesenergizadoyelnmerodevecesqueelcircuitoes desenergizado. Algunos ejemplos: cuando dos o ms conductores desnudos enunsistemaareoentranencontactodebidoaroturadeconductores, crucetas o postes; los arcos entre fases pueden originar fallas permanentes, ramas de rboles sobre la lnea, etc 3.2.7 - Determinacin de la Corriente de Cortocircuito La manera ms sencilla y ms ampliamente utilizada de determinar la corriente total, asimtrica de cortocircuito, es calcular primero la componente simtricadelacorrientedefallayutilizardespusfactoresmultiplicadores adecuados para tomar en cuenta la asimetra de la misma (Figuera, S., 1992, p.10). 3.2.7.1 - Efectos de la corriente de cortocircuito -Efecto trmico de sobrecalentamiento de equipos -Esfuerzosmecnicosenbarras,conductoresyotrosequiposdel sistema -Perturbacionesocurridasporlacadadetensinduranteeltiempo que dura el cortocircuito 3.2.7.2 - Importancia de la determinacin de la corriente de cortocircuito -Verificarquelosequiposdeproteccinpuedansoportarlae interrumpirla -Seleccionar adecuadamente los equipos cuando se disee un sistema -Coordinar adecuadamente la operacin de los equipos de proteccin. 3.2.8 - Clculo de la Corriente Simtrica de Cortocircuito Elprimerpasoaseguirparapoderdeterminarenformaprcticala corrientesimtricadecortocircuitoalproducirseunafallaenunsistemade potencia es obtener una representacin circuital de ese sistema que permita efectuarelclculodelacorrientedelamaneramssencillayprecisa posible. Al aplicar este mtodo es conveniente seguir los siguientes pasos: 1-Presentar el diagrama unifilar del sistema en estudio; este diagrama debe mostrartodaslasfuentesdecorrientedecortocircuitoytodoslos elementos circuitales cuya impedancia sea significativa 2-A partir del diagrama unifilar se prepara el diagrama de impedancias. Los valores de impedancias se expresan en por unidad, para ello se escoge: a)UnabasedeKVAcomnparatodoelsistema.Puedeescogerse cualquier valor para esta base, sin embargo, a fin de simplificar la manipulacindelosvaloresnumricos,seaconsejaelegirun nmero redondo, tal que, la capacidad total del sistema sea de 1 a 10 veces el valor seleccionado. b)Seescogeunabasedetensinparacadaniveldevoltajedel sistema. Estas bases de tensin deben de estar relacionadas entre sigualquelasrelacionesdetransformacindelosbancosde transformadoresqueseparancadaniveldevoltajedelsistema. Estosehaceafindequelasimpedanciasexpresadasenpor unidad,tenganelmismovalorcualquieraqueseaelnivelde tensin. Estas bases de tensin se acostumbra escogerlas igual a la tensin nominal del sistema a cada lado de los transformadores. A continuacin se presentan una serie de frmulas y definiciones que sondegranutilidadcuandoseesttrabajandoporelmtododepor unidad. -

: Comn para todo el sistema en KVA trifsicos. -

: Depende del nivel de tensin en el sistema. -

: Impedancia base, en ohms por fase -

: Corriente base, en amperes por fase ( )BASEBASEBASEMVAKVZ2=Ecuacin 1 BASEBASEBASEKVMVAI* 3=Ecuacin 2 Si se tiene la impedancia en ohms, para pasarla a por unidad, se usa BASEpuZohms ZZ) (=Ecuacin 3 Teniendoencuentaqueelsistemadedistribucingeneralmentees radial, se deducen las ecuaciones de cortocircuito especficamente para este fin. Para ello, basta con acumular las impedancias hasta el punto de la falla. Para hallar la impedancia acumulada en los dems puntos del sistema, basta adicionar la impedancia del conductor referido a la subestacin. 3.2.8.1 - Cortocircuito Trifsico. Comolascorrientesdecortocircuitosonbalanceadas,solamentese considera el diagrama de impedancias de secuencia positiva. La figura ilustra larepresentacindeuncortocircuitotrifsico;sepuedeverquela conexin de los diagramas slo contiene la impedancia de secuencia positiva Figura 3.1 Cortocircuito Trifsico a travs de un diagrama de impedancias Fuente: Figuera, S., 1992 Donde Z1 es la impedancia de secuencia positiva acumulada desde el puntode fallaconsiderado,osea,laimpedanciade Theveninde secuencia positiva vista por el punto de falla.

Como

, entonces En mdulo p.u.,

Ecuacin 4 En Amperes

Ecuacin 5 3.2.8.2 - Cortocircuito Fase Fase. Lafigura3.2representauncortocircuitofasefaseendondelos diagramas de secuencia positiva y negativa se conectan en paralelo Figura 3.2 Cortocircuito Fase Fase mediante conexin de diagrama de impedancias. Fuente: Figuera, S., 1992 Elsistemade distribucingeneralmenteestlejosdelgenerador,por lo tanto se puede considerar que la impedancia de secuencia positiva (Z1) es igual a la impedancia de secuencia negativa (Z2). As, entonces

p.u.

Por lo tanto,

Z = 90 31 a bI I

Z = 90* 231ZIb En mdulo p.u.,

Ecuacin 6 En Amperes

Ecuacin 7 3.2.8.3 - Cortocircuito Fase Tierra Losdiagramasdeimpedanciadesecuenciapositiva,negativaycero se conectan en serie como lo muestra la figura 3.3. Figura 3.3 Cortocircuito Fase Tierra mediante la conexin de los diagramas de impedancia. Fuente: Figuera, S., 1992 DondeZ0 eslaimpedanciadesecuenciaceroacumuladahastael punto de la falla

En mdulo p.u.,

Ecuacin 8 En Amperes

Ecuacin 9 3.2.8.2 Cortocircuito Fase Tierra Mnimo SegnnormativadeCADAFE,enunsistemadedistribucin,el cortocircuito fase tierra mnimo, es calculado para una resistencia de 40 , colocadaenelpuntodefalla.Lafigura3.4muestralaconexindelos diagramas de impedancia para esta condicin Figura 3.4 Cortocircuito Fase Tierra mnimo mediante la conexin de los diagramas de impedancia. Fuente: Figuera, S., 1992 En mdulo p.u.,

Ecuacin 10 En Amperes

Ecuacin 11 3.2.9-PrincipiosGeneralesparaelAjusteyCoordinacindelas Protecciones 3.2.9.1 - Sensibilidad y Velocidad Sedebedefinirlaoperacindelosrelsdeproteccinparadetectar lasfallas,elfuncionamientoanormaldelsistemaylascondiciones indeseadas de los equipos. El ajuste y la coordinacin de la proteccin deben tener las siguientes caractersticas: -Sensibilidadparadetectarestascondicionespormuyincipientes que stas sean. -Velocidadparadetectarestascondicioneslomsprontamente posible. Enunaproteccinunitariaquecomprendesolounazonade proteccin, la sensibilidad limita la operacin normal de la condicin de falla. Encambio,enunaproteccingraduadaquealcanzamsdeunazona,la sensibilidadtienecomolmiteometadetectarlasfallasconlamnima corriente de falla, la cual se produce con la mnima generacin en el extremo de las zonas vecinas a la zona protegida. 3.2.9.2 Selectividad de la Proteccin Laselectividaddelaproteccinrequiereunapropiadoajustepara detectartodaslasfallasensu(s)zona(s)deproteccin;pero,tambin requiere una actuacin debidamente coordinada. Lafuncindelajusteylacoordinacindelaproteccinsernlatotal selectividad con la mxima sensibilidad y la mxima velocidad. Sin embargo, enlarealidadestascaractersticasnopuedensertodasmaximizadasde maneraindependiente,yaqueestnrelacionadasentres.Cuandose incrementa una de ellas disminuyen las otras dos. 3.2.9.3 - Fiabilidad y Seguridad de la Proteccin Con la finalidad de asegurar una buena fiabilidad de la proteccin, se recomiendaquelaproteccinprincipalsearedundante;esdecir,sedebe tenerdosrelsdeproteccinfsicamentediferentes(proteccinprincipaly respaldo),loscualesdebenoperardemaneraindependienteunodelotroy contarconbaterasdealimentacindiferentes.Estasproteccionesactuarn enparalelo;esdecir,cualquieradeellasefectuarlaaccindedisparode los interruptores. Cuando la seguridad de la proteccin que otorga unelemento puede serinsuficiente,serecomiendaempleardoselementosdeproteccinque deben actuar en forma simultnea para efectuar una accin de disparo a un interruptor. Es decir, los contactos de estos elementos deben ser conectados en serie para que la accin sea vlida (Morn, M., 2001, p. 8). 3.2.10 Coordinacin de Protecciones Eselprocesodeseleccindeajustesocurvascaractersticasde dispositivos de proteccin, de tal manera que la operacin de los mismos se efecte organizada y selectivamente, en un orden especfico y con el mnimo tiempodeoperacin,paraminimizarlainterrupcindelservicioalclientey para aislar adecuadamente la menor porcin posible del sistema de potencia como consecuencia de la falla (Interconexiones Elctricas S.A. E.S.P., 2000, p. 13). Dentrodelacoordinacindeproteccionesexistenunaseriede trminosloscualesestninvolucradosqueesnecesarioconocer.La terminologa de coordinacin de protecciones incluye los siguientes: 3.2.10.1 Ajuste Sonlosvaloresparticularesdelosparmetrosdereferenciadeun sistema,equiposogruposdeelementosacolocarenlasproteccionesa objetodeprotegerlosmismos.Losvaloresdeajusteseobtienencomo resultadodeclculosrealizados,medicionesodatossuministradosporlos diferentes fabricantes. 3.2.10.2 Coordinacin Eselresultadoobtenidoproductodeunconjuntodeclculos realizadosparaconseguirqueungrupodecircuitosunidoselctricamente actenensecuenciaycondeterminadalgica,dependiendodela importancia del circuito y la ubicacin de la falla. 3.2.10.3 Alcance Es la cobertura o el valor de distancia que debe cubrir un rel desde el sitiodondeestubicadalaproteccinhastaotrodondesedeseadetectar una falla; es como si fsicamente se llegara a un lugar especfico. 3.2.10.4 Etapas Sonlosdiferentesbloqueslgicosqueposeeunrelparaubicar fallas. Se caracterizan porque presentan ajustes separados para el alcance y eltiempo,ademspuedentenerdosacuatroescalonesomsconsus respectivas curvas caractersticas, las cuales dependen de su diseo. 3.2.10.5 Selectividad Eslacapacidadquedebeposeerunesquemadeprotecciones cuandosoloactanloselementosnecesariosparadespejarunafalla, retirando nicamente la parte afectada (Ratia, A., 1987, p. 132). 3.2.11 - Clasificacin de los Sistemas de Proteccin LosSistemasdeProteccinseclasificansegnsufuncino aplicacin como se.Los ms utilizados son: 3.2.11.1 - Sobrecorriente Este sistema es empleado generalmente en los tramos alimentadores dedistribucinyllegadaaBarrasde13.8,34.5y115kVrespectivosdelos transformadores de potencia y su valor caracterstico medido es la intensidad de la corriente. 3.2.11.2 - Distancia Esteseempleacuandoesnecesariounaaltaselectividadytiempos muy pequeos de operacin, bajo condiciones de falla. Se fundamenta en el hechodequecuandosepresentaunafallaenunalneadetransmisin,la corriente cortocircuito que fluye desde el punto de ubicacin del rel hasta la falla, produce una cada de tensin en el punto. 3.2.11.3 - Diferencial Su funcin principal es la comparacin de las corrientes de entrada y salida de la zona protegida. Se emplea especialmente en transformadores de potencia y tramo transformador-generador. 3.2.11.4 - Falla a Tierra Restringida Esempleadaenlaproteccindelosdevanadosdetransformadores depotenciadebajacapacidad(5-12MVA).Ysuprincipiosebasaenla deteccindelafallaatierradeunafasepordesbalancedecorrientes (Garca, L., 2008, p. 12). 3.2.12DispositivosdeProteccincontraSobrecorrienteenSistemas de Distribucin LosequiposmsutilizadosporlaempresaCADAFEparala proteccindelassubestacionessonlosdisyuntores,reconectadoresy fusibles (Figuera, S., 1992, p. 24). 3.2.12.1 Disyuntor Es un equipo de potencia capaz de transportar e interrumpir corrientes bajocondicionesnormalesdeoperacinodefalla.Paralograresto,el disyuntorestequipadocontresrelsdetiempoinverso(dosparafasey unoparatierra),tresrelsinstantneos(2parafaseyunoparatierra)yun rel de reenganche automtico trifsico demltiples contactos; dichos rels leimpartenlasrdenesdeaperturaycierrealaunidaddedisparodel disyuntor,porlocuallaoperacindeestedispositivoserigeporlascurvas caractersticas de operacin de esos rels. Los disyuntores tambin pueden ser disparados y cerrados manualmente. 3.2.12.2 Rels de Sobrecorriente Losrelsdesobrecorrienteproveenlainteligencianecesariapara identificarcorrientesdefalla,temporizar,recerraryengeneralcontrolarla operacindelosinterruptoresdepotencia.Sondispositivosaplicados externamenteyaquelosinterruptoresnotienen,porsimismos,capacidad para detectar fallas. Estnconformadospordosunidades:launidadtemporizadayla instantnea.Laprimeraposeeajustesdetiempoycorrientedenominados dialyTAPrespectivamente.Lasegundaposeeuntiempodefinidode aproximadamente0,02segundos,raznporlacualtansloseajustala corriente. Enlafigura3.5sepuedeobservarunmodeloderelde sobrecorrientecomnensubestaciones34,5KV/13,8KVpertenecientesa CADAFE Figura 3.5 Rel CDG14, utilizado en la S/E Tocorn Fuente: AUTOR 3.2.12.3 Fusible Un fusibles es un dispositivo de proteccin de sobrecorriente que asla automticamente la fase en la que se encuentra instalado cuando la corriente que lo atraviesa excede cierto valor (generalmente el doble de su capacidad nominalocorrientedeoperacincontinua).Elfusibleesunmediode proteccin simple y econmico de los sistemas de distribucin. Para interrumpir la corriente de falla, el fusible contiene un alambre en serieconelcircuitoelctrico,elcualsecalientacuandostapasa,yse funde, dejando interrumpido el circuito y al fusible con el voltaje nominal del sistema.Debidoaestoseestableceunarcoelctricoenelinteriordel fusible, permitiendo que circule nuevamente la corriente de falla; pero, como el arco calienta la superficie interior del fusible y sta desprende un gas que desioniza su trayectoria, el arco puede ser eliminado en el instante en que la corriente de falla pase por cero. El tiempo que tarde un fusible en interrumpir el circuito depende de la magnituddelasobrecorriente,guardandodeestamanera,unarelacinde tiempo inverso que se conoce como caracterstica tiempo corriente. De acuerdo a la velocidad de fusin de los fusibles, la cual da una idea delarapidezconquerespondeelelementofusiblealamagnituddela sobrecorriente que se presente, y como se define la relacin que existe entre la corriente mnima de fusin a 0,1 segundos y la corriente mxima de fusin a 300 o 600 segundos, los fusibles se clasifican usualmente entrerpidos y lentos, designados por K y T respectivamente. Los fusibles ms utilizados por CADAFE en los sistemas de distribucin son del tipo K. 3.2.12.4 Reconectador Esesencialmenteundisyuntorconunsistemaparadetectar sobrecorrientesymedircorrientes,capazdeinterrumpirycerraruncircuito decorrientealternaconunasecuenciadecierresyaperturas predeterminadas,hastaalcanzarundisparodefinitivoencasodefallas permanentesomantenersecerradoporfallastemporales,debiendo reponerseyestarencapacidaddecumplirnuevamenteunasecuencia operativa completa Se pueden clasificar en: -Control Hidrulico: Utilizan el aceite como aislamiento elctrico y en losmecanismosdeconteoysecuenciayenlasoperacionesde temporizacin de apertura y reconexin. -ControlNumricooDigital:Utilizanlassealesdigitales provenientes de un microprocesador como medio de accionamiento. Actualmente,CADAFEutilizareconectadoresGVRconcontrol PANACEAcomoproteccindelassalidasparaniveles13,8KVen subestaciones no atendidas 3.2.12.4.1 Reconectador GVR ElreconectadortipoGVRhasidodiseadoparainstalacionestipo intemperie,comopaqueteautoalimentadoeindependiente.ElGVR comprende dos partes principales: -El Tanque que contiene al interruptor. -El Gabinete o caja de Control con la conexin umbilical. Figura 3.6 Reconectador tipo GVR y gabinete de control Fuente: Manual de Operacin y Mantenimiento de Reconectadores GVR con Rel PANACEA Plus ElreconectadorGVRcomprendeuninterruptoralvacoyun mecanismo actuador incorporado dentro de un tanque de aluminio sellado. El tanquesellenacongasSF6abajapresin,cuyafinalidadesproporcionar aislamientoyunentornocontroladoparaloscomponenteselctricosy mecnicos. Todas las operaciones de apertura y cierre se realizan en el interior de losinterruptoresenvaco.Enconsecuencia,nosegenerarnproductosde descomposicin normalmente asociados con la formacin de arco en el gas SF6. Elinterruptorcomprendeunsoportemoldeadosobreelcualse montan las botellas de vaco o interruptores y los resortes. En un extremo del moldeseencuentranpuntosdepivoteparaelbrazodemandotrifsicoy ste, a su vez, se encuentra conectado al actuador magntico ubicado en la carainferiordelmolde.SeisbujesmoldeadosenE.P.D.M.estnmontados sobreeltanque.Internamentetrestransformadoresdecorrienteparafines de proteccin y medicin de corriente estn fijados a la base de tres de estos bujes. Estos transformadores son conectados al rel (PANACEAPlus) en el gabinete de control a travs del cable umbilical. ElreconectadorGVR esoperadoatravsdelrelPANACEAPlusel cualesundispositivodecontrol,medicinyproteccin.Estereles conectado a tres transformadores de corriente (TC) que posee internamente elreconectadorconrelacindetransformacin400/1.Enlasiguiente figura semuestralavistafrontaldelrelPANACEAPlus(ManualdeOperaciny Mantenimiento de Reconectadores GVR con Rel PANACEA Plus) Figura 3.7 Vista frontal del control PANACEA Plus Fuente: Manual de Operacin y Mantenimiento de Reconectadores GVR con Rel PANACEA Plus 3.2.13 - Fundamentos de Coordinacin de Dispositivos de Proteccin Cuandounsistemaestprotegidoporvariosdispositivosconectados enserie,necesarioqueeldispositivomscercanoalafalla,denominado dispositivodeproteccinprimaria,opereantesquelosdispositivosde respaldo que estn ms lejos de la misma. Cuandolosdispositivosdeproteccindeunsistemaestnajustados de tal forma que para cualquier falla opera primero la proteccin principal, se refierequedichosdispositivosestncoordinadosyquesuoperacines selectiva. La coordinacin trae como consecuencia que durante una falla sol se desconecte una mnima porcin del sistema. La operacin selectiva de los dispositivos de sobrecorriente se obtiene alescogeradecuadamentesucorrientemnimadeoperacinysucurvade temporizacin.Amedidaquelosdispositivosdeproteccinsealejandela cargayseacercanalageneracin,tienenunacorrientemnimade operacin progresivamente mayor y un tiempo ms largo de operacin. La coordinacin se efecta cuando se grafican en una misma hoja de papellogartmicolascaractersticastiempo-corrientedetodoslos dispositivosquedebenestarcoordinados,denominadalneade coordinacin.Estetipoderepresentacingrficadelascaractersticasde relsdesobrecorrientes,fusiblesydispositivosdedisparodirectoayudaa determinareldispositivoapropiadoparaalcanzarlaselectividaddeseada. Las curvas de los diferentes dispositivos se deben obtener del fabricante. Paralograrobtenerunaselectividadapropiadaesnecesarioquelos dispositivosdeproteccinsecoordinenbajolascondicionesdeoperacin ms severa, es decir con fallas, en el caso de los rels de sobrecorriente, en su ms alto valor calculado. Despus de obtener selectividad sobre el papel es necesario ajustar los dispositivos de proteccin con los valores calculados. Una vez efectuado este ajuste se puede verificar la correcta operacin deestosdispositivosmedianteunainyeccindecorrienteprimariaouna secundaria,estoconlafinalidaddeprobarlacurvacaractersticadelrel. Las caractersticas de los fusibles deben tomarse como un acto de fe porque noesposibleningnajuste.Losdispositivosdedisparodirectopueden verificarse si se dispone de un inyector de alta corriente. Los dispositivos de disparo directoconsensores(rels electrnicos)puedenprobarsemediante una inyeccin secundaria porque utilizan transformadores de corriente. Parafinalizarteniendoencuentalavariedaddedispositivosde proteccin(rels desobrecorriente,relstrmicos, fusibles,reconectadotes, entreotros.)queexisten,sepuedenpresentarmuchoscasosde coordinacin,sinembargo,entodosestoslaintuicinycriteriopropiodel ingeniero que realiza el estudio es de mayor importancia que cualquier receta previamente concebida (Ratia, A., 1987, p. 140).. 3.2.14 Criterio de Coordinacin de Protecciones CADAFE Acontinuacinsepresentanalgunasdelasespecificacionesquela empresa CADAFE sugiere al momento de realizar los ajustes y coordinacin de las protecciones: -Reconexiones salidas circuitos 34,5 y 13,8 KV Sehabilitarndos(2)reconexioneslaprimeraa1segundoyla segunda a 55 segundos -Determinacin de zona de coordinacin circuitos 34,5 y 13,8 KV Serealizarndos(2)coordinogramasdeprotecciones:unoporfalla tierra y el otro por fase. Se deber definir la zona de coordinacin estando limitada esta por los valores mnimos y mximos de cortocircuitos. Para coordinacin de tierra: Icc1min =Cortocircuitoconresistenciadecontactode40,mnimadel sistema Icc1max = Cortocircuito en barras mxima del sistema. Para coordinacin de fase: Icc3min=Cortocircuitoconresistenciadecontactode0,mnimadel sistema Icc3max = Cortocircuito en barras, mxima del sistema. -Ajustes de Falla Tierra circuitos 13,8 KV cabecera. Iarranque: Corriente de arranque a) Sedebercalcularelmnimocortocircuitoatierradelsistema asumiendounaresistenciadecontactode40.Elarranquede sobrecorriente del rel de tierra deber ajustarse para este valor.b) Eldialelegidodebermantenerunaseparacinde300msconla curva de mximo despeje de los fusibles aguas abajo. c)No deber ser mayor a 160 A en subestaciones 115/13,8 KV d) No deber ser mayor a 100 A en subestaciones 34,5/13,8 KV Iinstantnea: Corriente Instantnea Se ajustar al 80% de la falla a tierra (resistencia de contacto =0) en el primertramo.Encasodequeelrelnopermitaelajustepropuestose bloquea el instantneo. -Ajustes de Fase circuitos 13,8 KV cabecera. Iarranque: Corriente de arranque a) Ser el menor valor de los tres posibles: I nominal del transformador de corriente x 1,2 I nominal del Conductor de la salida x 1,2 I arranque del General de 13,8 KV b) El dial elegido deber mantener una separacin de 300 ms con la curva de mximo despeje de los fusibles aguas abajo. Iinstantnea: Corriente Instantnea Se ajustar al 80% de la falla trifsica en el primer tramo. En caso de que el rel no permita el ajuste propuesto se bloquea el instantneo. -Fusibles en Lnea: Conelfindesimplificarlaoperacinylagestindelosfusiblesse usarn fusiblesde80Ay40Aparalasredesasociadasasubestacionesde 115/13,8KV,paralaproteccinderamales.Estosfusiblescoordinanen serie hasta 2200 A Para el caso de las redes asociadas a subestaciones 34,5/13,8 KV se usarn 40A y 20A, coordinando en serie hasta 1100 A Paraloscircuitoscondistribucinen34,5KVsepodrusarla secuencia80A,40Ay20Acoordinandoelprimerescalna2200Ayel segundo a 1100 A -Proteccin Alto de Fase Enlosequiposdotadosconrelsmicroprocesadorqueposeanesta funcinsehabilitarlamisma paracortocircuitos fase-tierraytrifsicosen losvalorescalculadosparael10%delprimertramoconresistenciade contacto 0. -Proteccin Sensible de Tierra en circuitos 13,8 KV. Sedeberajustaral16%deltransformadordecorriente(TC)a180 ms -Coordinacin entre curvas CADAFEestablecequedebeexistirunaseparacinde300msentre cada una de ellas 3.2.15 Proteccin Principal del Transformador 34,5 KV/ 13,8KV Para la proteccin de los transformadores de potencia, se debe tomar encuentalacorrientedemagnetizacin,lascualesaparecencuandoun transformador es energizado; esta corriente es de carcter transitorio durante uncortoperododetiempohastaqueseestablecenlascondicionesdel rgimenpermanente. Vale decir,quelacorriente demagnetizacin fluyeen elprimariodeltransformador,yporlogeneral,repercutepocoenla operacindelsistema;sinembargo,estascorrientespuedenalcanzar valoreselevados,dependiendodelascondicionesenqueseefectela energizacin. Para estimar el valor de las corrientes de magnetizacin es necesario recurriralaspruebasrealizadasporlaboratoriosparatalesefectos,las cuales presentan diferentes magnitudes de la corriente de cortocircuito y sus correspondientestiemposdeduracin,obtenindoseaslacurvade magnetizacin o INRUSH, esta curva contempla el restablecimiento en fro y lacorrienteINRUSH,tomandocomoparmetrolacorrientenominaldel transformador. Las condiciones son las siguientes -Restablecimiento en fro 2 * IN para 100 seg. 3 * INPara10 seg. 6 * INPara1 seg. -INRUSH 12 * IN para 0,1 seg. 25 * INPara0,01 seg. Esta curva establece los valores numricos para escoger el tamao de losfusiblesascomotambinlosajustesdelascurvasdelosrelsde proteccindesobrecorriente.Estosetraduceenqueeldispositivode proteccindeltransformadordebepermitirelpasodeestascorrientessin que se produzca su operacin. Existenadems,situacionesenlascualeseltransformadordebeser capaz de soportar esfuerzos mecnicos y trmicos; de acuerdo a las normas ANSIyNEMA,stosesfuerzosestnrestringidosporlassiguientes condiciones. 25*IN Para3 seg. 20*INpara3 seg. 16,6*INpara4 seg. 14,3*INpara5 seg. 11,3*INpara10 seg. 6,7*INpara30 seg. 4,75*INPara60 seg. Larepresentacindeestospuntos,originaloquesellamaCurvade Dao del transformador Lascurvascaractersticasdelosfusiblesyrelsdeproteccinde sobrecorrientedebenestarubicadasentrelascurvassealadas anteriormente (Ratia, A., 1987, p. 250). CAPTULO IV DESCRIPCIN DEL SISTEMA ELCTRICO DE LASUBESTACIN TOCORN EsconvenientesealarantesdedarinicioaladescripcindelaS/E deTocorn,queCADAFEhaoptadoporelusodeestetipode subestaciones en zonas prcticamente rurales, normalizando su capacidad a un valor de 10 MVA. En esencia, considerando la labor social que cumple la empresadesuministrodeenergaenzonasretiradasdelugaresms poblados,eldiseodeconstruccindeestassubestacionesllamadasno atendidas, fue concebido buscando minimizar los costos y es por ello que la configuracin de las mismas en su totalidad es sumamente sencilla. LaS/ETocornseencuentralocalizadaenlaCarreteraNacional PuntaNegraentrelaspoblacionesdeTocornySanFrancisco pertenecientes al municipio Ezequiel Zamora, al oeste del estado Aragua. La figuramuestra la localizacin de la subestacin Figura 4.1 Localizacin de la subestacin Tocorn. Fuente: CADAFE 4.1 - Descripcin General Bsicamenteestetipodesubestacionesocupaunreade225m2 (15*15m),encuyasuperficieseubicaconvenientementetodala infraestructuradeobrascivilesymetlicasquepermitenlainstalacin, fijacin, ubicacin y control de todos los elementos de potencia o dispositivos que las mismas ameritan para su funcionamiento. La S/E Tocorn posee actualmente dos transformadores, por lo tanto, est dotada de doble infraestructura; de manera general, cada una de ellas la constituyen seis postes tubulares de acero, los cuales sirven de soporte a los perfiles de acero galvanizado que sirven de soporte a los prticos de entrada en34,5Kvylabarradesalidaen13,8Kvatodossuscircuitos respectivamente.Adicionalmente,selesaadentodaslasobrascivilesque contemplan bases de concreto para la instalacin de los equipos de potencia, gabinete de protecciones, tubera PVC de control y de fuerza distribuidas en bancadassubterrneasde0,30*0,40m.conrecubrimientodeconcreto, cercas, muro de contencin (en caso de ser requerido). Se encuentra construido un mallado de aterramiento con conductor de cobre desnudo calibre 4/0 y barras Copperweld (2,4 m), el cual se configura enformareticuladaconsoldaduraautofundenteaunadistanciaentre conductores no mayor a 3,5 m. Adems,alamismaselesumanlainstalacindeunpostede alumbrado, ubicado estratgicamente en el rea interna de la subestacin y todasaquellastuberasareasenaluminioconcajasdeempalmesy conexionestipoLeakagetieparamedicin,proteccin,telesealizaciny control de fuerza pertenecientes a los servicios auxiliares. 4.2 - Llegada y Salidas de Lneas de la Subestacin La S/E Tocorn es alimentada por la lnea de subtransmisin en 34,5 Kv que proviene de la subestacin Villa de Cura I, conectada a sta a travs del circuito El Pen el cual posee una longitud aproximada de 18 Km. Estasllegadasdelneasesujetanalprticodellegadamediante mordazasdeamarrecombinadasconcadenasdeaisladoresdetres elementos. A partir de esta llegada, la lnea de alimentacin es conectada en primertrminoalostransformadoresdecorrientederivndoseluegodela salida de estos elementos hacia los seccionadores. Delseccionadortripolarlaconexinseestablecealdisyuntor,cuyos bushingsdecargasonconectadosalosseccionadoresmonopolaresque interconectaaesteequipoylosladosdesalidadelosfusiblesdepotencia que constituyen el By pass. Desde este punto comn se realiza la conexin alrespectivotransformadordepotencia34,5Kv/13,8Kvparaluego alimentarunostransformadoresdecorrienteypotencialantesdehacersu llegada a la barra colectora de 13,8 Kv. Cadabarracolectoraestconstituidaportresconductoresdecobre desnudonmero4/0AWGconunacapacidadde480Amperios.Estas barras estn diseadas para un mximo de cuatro salidas de 13,8 Kv, de las cualesenelprimertransformadordelasubestacinTocorn,queesen dondeestenfocadoelpresentetrabajo,estnenoperacindossalidasy una transferencia del segundo transformador en el cual estn operando dos salidas igualmente. Estetipodesubestaciones,porlascaractersticasdadas anteriormente en cuanto al nmero de llegadas y salidas de lnea, CADAFE lasdenominatipoRadialII,lacualesunasubestacindederivacincon transformadores reductores de 34,5 Kv al nivel de tensin de 13,8 Kv. Enlatablaquesemuestraacontinuacin,setienelazonade alimentacindecadasalidadelneaenlosrespectivostransformadoresde la S/E Tocorn Tabla 4.1 Zonas de alimentacin de la S/E Tocorn. Fuente: CADAFE SubestacinCircuito PrincipalCapacidad Instalada Circuito Secundario Tocorn El Pen Tx 1 10 MVA 34,5 Kv / 13,8 Kv Magdaleno Yukeri Reserva Tx 2 10 MVA 34,5 Kv / 13,8 Kv San Francisco Inos 4.3 - Datos de Lneas de Distribucin Paraobtenerlosdatoscorrespondientealaresistenciayreactancia inductiva asociadas a las lneas de distribucin de los conductores instalados en el circuito El Pen, se procedi a ubicar los valores establecidos por los fabricantes, dentro de los cuales se encuentran los siguientes Tabla 4.2 Datos de conductores presentes en el sistema. Fuente: CADAFE ConductorCapacidad (A) R (/Km)X (/Km)Ro (/Km)Xo (/Km) 1/0 ARV2400,56500,33300,74201,9711 2/0 ARV2800,44900.32400,62661,9610 4/0 ARV3800,28200,30700,45961,9257 Donde: R: Resistencia del conductor (Valor dado por el fabricante) Ro:Resistenciacorrespondientealasecuenciacero(Valordadoporel fabricante) X: Reactancia inductiva correspondiente a la secuencia positiva de la lnea. Xo:Reactanciainductivacorrespondientealasecuenciacero(Valordado por el fabricante). 4.4 - Datos de los Transformadores de Potencia 4.4.1 - Transformador I -Marca: Hyundai -Capacidad: 10 MVA-Ao:1998-Circuitos: Magdaleno, Yukeri, Reserva San Francisco. -Caractersticas Elctricas: a)Tensin Nominal: 34,5 Kv / 13,8 Kv b)Corriente Nominal: (AT) 167,4 A / 418,4 A c)Frecuencia: 60 Hz d)Impedancias (Mx / Nom / Mn): 5,9% / 6,0% / 6,2% e)Tensin de Cortocircuito (Max / Nom / Min): (6.10/6.12/6.58)%f)Aislamiento:(AT) 200 KV / 110 KV (BT) 4.4.2 - Transformador II -Marca: Siemens -Capacidad: 10 MVA-Ao:2007-Circuitos: San Francisco, INOS. -Caractersticas Elctricas a)Tensin Nominal: 34,5 Kv / 13,8 Kv b)Corriente Nominal: (AT) 167,4 A / 418,4 A c)Frecuencia: 60 Hz d)Impedancias (Mx / Nom / Mn): 8% / 8,3% / 8,5% e)Aislamiento:(AT) 200 KV / 110 KV (BT)4.4.3 Tipo de Conexin Elctrica de los Transformadores de Potencia Este datoseobtiene haciendousodelatablaquesealalosvalores paradistintostiposdeconexinelctricaentrelosdevanadosdelos transformadoresdepotencia,porloquesepresentaacontinuacinlo siguiente: Tabla 4.3 Tipos de Conexin de Transformadores de Potencia. Fuente: CADAFE Nde NcleosConexinXo/Xm Ncleo 3 DevanadosYd0,8 Ncleo 3 DevanadosYy (Aw)2,4 Ncleo 3 DevanadosYy5 Ncleo 5 DevanadosYd1 Ncleo 5 DevanadosYy (Aw)3 Ncleo 5 DevanadosYy100 4.5 - Datos de Dispositivos De Proteccin Sedescribirnlosdispositivosdeproteccinquesevanacoordinar en el presente estudio 4.5.1 - DisyuntorTipo OX 36 (VACO) Cadatransformadordepotencia,enelladode altatensin(34,5 KV) posee el mismo disyuntor con as siguientes caractersticas: -Marca: Tablecel-Ao: 1988 -Caractersticas Elctricas: a)Tensin Nominal: 34.5 KV b)Capacidad: 10 MVAc)Corriente Nominal: 1200 A d)Corriente Pico: 2KA e)Capacidad de Cortocircuito: 36KAf)Bobina de Cierre: 110 VDCg)Bobina de Apertura: 110 Vh)Nivel de Impulso: 110KVBIL (13.8 Kv); 170/200 Kv (34,5 Kv) i)Frecuencia: 60 HZ. j)Capacitor: 2200F(110-127V)k)Tensin de Motor: 110 VDC -Caractersticas Mecnicas: a)Peso sin TC: 506 KGSb)Peso con TC: 614 KGS c)Presin de Operacin: 7.5 PSId)Presin de la Cmara: 2.5 PSI -Contiene: a)1 Rel de baja tensin (Inoperativo)),b)1 Ampermetro (0 240), c)1 Transformador de Corriente (200/5 A),d)1 Cambiador de Posicin (0-1-2), e)1 Disparo de Proteccin,f)1 Resorte Descargado,g)1 Disparo por Breakers (Mando o Control),h)1 Llave de Enclavamient, i)1 Interruptor, j)Selector (Local-Remoto),k)3 Seccionadores de entrada y un tripolar en la salida 4.5.2 - Rels de sobrecorriente 4.5.2.1 - Barra I de la Subestacin Tocorn -Marca: Gec Measurements-Tipo: CDG14AF220 4 A 6-Rango Dial: 0 0,9 -Rango TAP: 2,5 3 3,75 5 6 7,5 10 A 4.5.2.2 - Barra II de la Subestacin Tocorn -Marca: Beckwith Electric -Tipo: M-3310 -Rango Dial: 0,5 11,0 -Rango TAP: 0,1 12,0 4.5.3 - Reconectadores Elladodebajatensin(13,8Kv)delostransformadoresse encuentranhabilitadastressalidas,delascualesdosseencuentranen operacinencadatransformador.EneltransformadorI,existeunasalida que sirve para transferencia del circuito San Francisco CadasalidaposeeunReconectadorGVR,cuyascaractersticasse describen a continuacin. -Marca: Whuipp & Bourne -Ao: 1998 -Caractersticas Elctricas: a)Corriente Nominal: 630 A. b)Capacidad de Interrupcin: 6 KA c)Tensin Nominal: 15 Kv d)Nivel de Aislamiento: 110 Kv BIL e)Frecuecia: 60 Hz f)Corriente de disparo a Tierra: 20 A. -Caractersticas Mecnicas a)Presin de llenado del gas: 0,3 BAR b)Peso Aproximado: 125 Kg. -Posee tres Transformadores de Corriente de relacin 100/200/300/1 CadaReconectadorposeeungabinetedecontrolquecontienesun RelPANACEAPlus,conexcepcindelasalidadereservadel transformador I 4.6 - REGULADOR DE VOLTAJE -Marca: General Electic -Tipo: VR 1 -Caractersticas Elctricas: a)Voltaje Nominal: 120 V b)Niveles de Voltaje: 105 135V (Ajustables) c)Bandas 3 15 d)Enfriamiento: OA e)Tiempos de Demora: 10 90 seg. f)Polaridad de las Resistencias: (TR + X), (TR X), (-R + X) g)Reactancias 0 24 h)Frecuencia: 50/60 Hz i)Conexin Trifsica: 7620/13200 V (Con 10% de tolerancia) -Especificaciones de cada fase: a)Carga Nominal: 437 A. b)Potencia Aparente: 333 KVA c)Aislamiento: 95 Kv BIL -Caractersticas Mecnicas: a)Temperatura de Operacin: 55C b)Volumen de aceite: 101 Galones c)Peso en vaco: 1650 Lbs. d)Peso total aproximado: 3020 Lbs. -Utiliza conductores de aluminio CAPTULO V ESTUDIO DE CORTOCIRCUITO Y FLUJO DE CARGA 5.1 - Niveles de Cortocircuito del Sistema En el estudio de cualquier esquema de proteccin se hace imperativo conocerlosnivelesdecorrientedecortocircuitoenlosdiferentes puntosde inters de la red de distribucin, ya que esto no slo verifica que los equipos deproteccinpuedansoportareinterrumpirestascorrientes,sinoquese logra una adecuada operacin y coordinacin de estos equipos existentes en dicho sistema. Seprocederalclculodelosnivelesdecorrientedecortocircuito, partiendodesdelabarrade115KvdelaS/EdeVilladeCuraIhastala barradedistribucin13,8KvdeS/EdeTocornenestudio.Paraeste clculo,porrecomendacindelaempresaCADAFE,seutilizelprograma computacionalETAP6.0,posteriormente,serealizarunclculomanual para comparar y verificar los resultados obtenidos mediante el programa. 5.1.2 - Niveles de Corriente de Cortocircuito en la barra 115 KV de la S/E Villa de Cura I La obtencin de los niveles de cortocircuito en la barra de 115 KV de laS/EVilladeCuraIdelEstadoAragua,fueatravsdelainformacin suministrada por el departamento de la OPSIS en la ciudad de Caracas, los mismoshacen uso delpaqueteDigSILENTversin10.31(DigitalSimultation andNetworkcalculation),elcualesunaherramientaparalaresolucinde problemas de anlisis de potencia, tanto en pequea como en gran escala y para el caso de Venezuela en el Sistema Interconectado Nacional (S.I.N). Paracorrerdichosistema,esnecesariotomarconsideraciones generales como lo son: -EmplearelmodelodeTheveninparasistemasexteriores correspondientealsistemainterconectadonacionalyaque contribuyen a los niveles de cortocircuito en la barra de 115 KV de la S/E San Vicente. El teorema de Thevenin indica que cualquier sistema puede ser representado por una impedancia equivalente y una fuente equivalente y para el caso en estudio si la tensin del sistema exterior, seasumeigualalanominal,entonces,enreferidoalsistemapor unidad su valor debe ser: Vth=Vse=1.0a un ngulo determinado por el software enp.u. -Se desprecia la parte resistiva del transformador de potencia debido a que es sumamente pequea. -Para que la tensin en el sistema equivalente de Thevenin sea 1.0, se asume el sistema elctrico en estudio en vaco. Dado todos los parmetrosen la cual funciona el paquete o Software DigSILENTserealizaelcorridodelsistemadandocomoresultadolos siguientes valores de cortocircuito. Tabla 5.1 Niveles de Corriente de Cortocircuito en la Barra de 115 KV de la Subestacin Villa de Cura I. Fuente: CADAFE TrifsicoMonofsico S/E Mdulo Ik(KA) Grados Mdulo Ik(KA) Grados Villa de Cura I 7,406-73,48 4,684-72,86 Tabla 5.2 Datos de los Voltajes por Unidad (p.u) del Sistema Equivalente de Thevenin. Fuente: CADAFE TrifsicoMonofsico S/E Mdulo V(p.u) Grados Mdulo V(p.u) Grados Villa de Cura I 10 10 Nota:EstosdatosfueronsuministradosporlaOPSISmedianteresultados arrojados por el Software DIGSILENT en el sistema interconectado nacional. Conlosdatosdelosnivelesdecortocircuitoylascaractersticasde los equipos pertenecientes a las subestaciones Villa de Cura I y Tocorn, se procediarealizarlasimulacinyelestudiodecortocircuitomedianteel Software ETAP 6.0. Se realizaron diversas simulaciones de fallas trifsicas, monofsicas y mnimasmonofsicasenlasbarrasasociadasalsistemaenestudio, generndose varios reportes los cuales se mostrarn a continuacin. Tabla 5.3 Corriente de Cortocircuito con le herramienta ETAP. Fuente: AUTOR SubestacinBarra Icc (KA) TrifsicaMonofsicaMnima V. de Cura I 115 KV 7,4064,6841,530 V. de Cura I34,5 KV5,5064,7470,493 Tocorn34,5 KV1,5090,9000,380 Tocorn Tx113,8 KV2,5183,2200,195 Tocorn Tx213,8 KV2,2192,7400,195 5.1.3 - Verificacin de Niveles de Cortocircuito La figura ilustra el diagrama unifilar correspondiente a la S/E Tocorn que alimenta la S/E Villa de Cura I Figura 5.1 Diagrama Unifilar del Sistema de Subtransmisin. Fuente: AUTOR Con los datos obtenidos de corrientes de falla en la barra de 115 Kv se calculanlasimpedanciasdesecuenciavistashacialafuente(sistema externo)enp.u.,utlizandoelmtododelascomponentessimtricasLos valores base para realizar estos clculos son los siguientes:

= 100 MVA

= 115 KV (Para el lado primario S/E Villa de Cura I)

= 34,5 KV (Para el lado secundario S/E Villa de Cura I) ClculodelaImpedanciaequivalenteparalabarra115KVdelaS/E Villa de Cura I 0 1 ) . ( Z = u p V p.u MVA MVABASE100 = KA Icc Z = 48 , 73 406 , 73| Utilizando la ecuacin 2, BASEBASEBASEKVMVAI* 3= Sustituyendo los valores base en la ecuacin 2, se tiene: AmpKVMVAIBASE04 , 502115 * 3100= =De la ecuacin 5, se despeja

BASEIIccIccu p||33) . (=Ahora, sustituyendo, se tiene . . 48 , 73 75 , 1404 , 502) 48 , 73 10 * 406 , 7 (3) . (3u p Iccu p Z = Z=| -Secuencia Positiva ) . (3) . (u pu patIccVZ|=+ Ecuacin 12 Sustituyendo, 48 , 73 067 , 0) 48 , 73 75 , 14 () 0 1 (Z = ZZ=+atZ-Secuencia negativa Esbastantecomn,quelasimpedanciasdesecuenciapositivay negativaseaniguales,debidoaquelaimpedanciadeuncircuitolinealy simtricoesindependientedelordendefases,acondicindequelas tensiones aplicadas estn equilibradas; por lo tanto, 48 , 73 067 , 0 Z = = +at atZ Z -Secuencia cero Haciendo uso de la siguiente ecuacin + =se seu pu patZ ZIccVZ) . (1) . (03 *| Ecuacin 13

Donde:) 0 1 ( ) . ( Z = u p V KA Icc Z = 86 , 72 684 , 41| De la ecuacin 5, despejamos

IbaseIccIccu p||11) . (=. . 86 , 72 329 , 904 , 502) 86 , 72 10 * 684 , 4 (3) . (1u p Iccu p Z = Z=| Utilizando la Ecuacin 13, ) 417 , 72 187 , 0 ( ) 48 , 73 067 , 0 ( * 2) 86 , 72 329 , 9 (3 * ) 0 1 (0Z = Z ZZ=seZ ClculodeImpedanciadelTransformadordepotencia(115/34,5)KVde la S/E Villa de Cura I ((

=MVAviejaMVAnuevaZ Zccvieja Ecuacin 14 Donde: MVA MVAviejaMVA MVAnuevaZZZ Zu p dor transformador transformau p dor transforma vieja361000869 , 0% 69 , 8) . () . (== === Sustituyendo en la ecuacin 14 se obtiene: 241 , 0361000869 , 0 =((

=MVAMVAZcc -Secuencia Positiva Ecuacin 15 Sustituyendo valores en la ecuacin 15, -Secuencia Cero Se obtiene a travs de la siguiente ecuacin +=T TZ Z * 85 , 00 Ecuacin 16 Z = Z = 48 , 78 204 , 0 ) 48 , 78 241 , 0 ( * 85 , 00 0T TZ Z 5.1.3.1 - Niveles de cortocircuito en diferentes puntos de la red Punto 1: Barra 34,5 KV; Subestacin Villa de Cura I -Secuencia Positiva + + ++ = =T at eq eqZ Z Z Z1 1 Ecuacin 17 cc cc T TZ j Z Z Z * 98 , 0 * 2 , 0 + = = + Z = + = =+ +48 , 78 241 , 0 241 , 0 * 98 , 0 241 , 0 * 2 , 0T T TZ j Z Z Sustituyendo valores en la Ecuacin 17 ) 39 , 77 307 , 0 () 48 , 78 241 , 0 ( ) 48 , 73 067 , 0 (11 Z =Z + Z =++eqeqZZ -Secuencia Cero 0 0 01 T at eqZ Z Z + =Ecuacin 18 ) 57 , 75 390 , 0 () 48 , 78 204 , 0 ( ) 41 , 72 187 , 0 (0101 Z = Z + Z =eqeqZZ a)Cortocircuito Trifsico Z = Z =+39 , 77 257 , 339 , 77 307 , 01 113eqZIcc | 47 , 16735 , 34 * 3100= =KVMVAIBASE A Icc Icc Z = Z = 39 , 77 04 , 5451 47 , 1673 * 39 , 77 257 , 33 3 | | b)Cortocircuito Monofsico Z = Z + Z+=+68 , 76 988 , 2) 57 , 75 390 , 0 ( ) 39 , 77 307 , 0 ( * 23* 2301 11eq eqZ ZIcc | A Icc Icc Z = Z = 68 , 76 01 , 5001 47 , 1673 * 68 , 76 988 , 21 1 | | c)Cortocircuito Mnimo (Zf = 40 ) Z =+ Z + Z+ +=+412 , 5 289 , 036 , 3 * 3 ) 57 , 75 390 , 0 ( ) 39 , 77 307 , 0 ( * 23* 3 * 2301 1minZf Z ZIcceq eq A Icc Icc Z = Z = 41 , 5 71 , 484 47 , 1673 * 412 , 5 289 , 0min min Punto 2: Barra 34,5 KV; SubestacinTocorn Es necesario conocer la impedancia de secuencia equivalente hasta el punto 2: -Secuencia Positiva ++ ++ = =2 1 1 0 2Z Z Z Zeq eq Ecuacin 19 -Secuencia Cero 02 101 002 + = Z Z Zeq Ecuacin 20 Donde Z = =+ +39 , 77 307 , 01 1 0 eqZ Z Z = =57 , 75 390 , 00101 0 eqZ Z =2 1Z Z de la lnea de transmisin La S/E Tocorn, es alimentada desde la S/E Villa de Cura a travs del circuitoElPen,elcualtieneunalongitudde18Km,conunconductor nmero 4/0 Arvidal cuyas impedancias de secuencia, segn la Tabla Nson: ) / ( 307 , 0 282 , 00 / 4Km j ZARVO + =+

) / ( 9257 , 1 4596 , 000 / 4Km j ZARVO + = Se halla la ZBASE utilizando la siguiente ecuacin 1 ( )BASEBASEBASEMVAKVZ2=Se tiene entonces ( )O = = 9025 , 111005 , 342MVAKvZBASE La impedancia en la lnea, a 18 Km se halla de la siguiente manera ( )BASEARVZKm ZZ18 *0 / 42 1= Ecuacin 21 Sustituyendo valores, ( )jKm Km jZ 464 , 0 426 , 09025 , 1118 * ) / ( 307 , 0 282 , 02 1+ =OO +=+ ( )jKm Km jZ 912 , 2 695 , 09025 , 1118 * ) / ( 925 , 1 459 , 002 1+ =OO += Utilizando las ecuaciones 19 y 20 respectivamente, 14 , 57 908 , 0 464 , 0 426 , 0 39 , 77 307 , 02Z = + + Z =+j Zeq 45 , 76 38 , 3 912 , 2 695 , 0 57 , 75 390 , 002Z = + + Z = j Zeq a)Cortocircuito Trifsico Z =Z =+14 , 57 101 , 114 , 57 908 , 01 123eqZIcc | A Icc Icc Z = Z = 14 , 57 02 , 1843 47 , 1673 * 14 , 57 101 , 13 3 | | b)Cortocircuito Monofsico Z =Z + Z+=+72 , 69 584 , 0) 45 , 76 38 , 3 ( ) 14 , 57 908 , 0 ( * 23* 2302 21eq eqZ ZIcc | A Icc Icc Z = Z = 72 , 69 80 , 978 47 , 1673 * 72 , 69 584 , 01 1 | | c)Cortocircuito Mnimo (Zf = 40 ) Z =+ Z + Z+ +=+08 , 22 234 , 036 , 3 * 3 ) 45 , 76 38 , 3 ( ) 14 , 57 908 , 0 ( * 23* 3 * 2301 1minZf Z ZIcceq eq A Icc Icc Z = Z = 08 , 22 33 , 392 47 , 1673 * 48 , 22 234 , 0min min Punto 3: Barra 13,8 KV, Transformador I de la Subestacin Tocorn Clculo de Impedancia del Transformador de potencia I (34,5/13,8)KV de la S/E Tocorn Utilizando la ecuacin 14 ((

=MVAviejaMVAnuevaZ Zccvieja Donde: MVA MVAviejaMVA MVAnuevaZZZ Zu p dor transformador transformau p dor transforma vieja1010006 , 0% 6) . () . (== === Sustituyendo se obtiene: 6 , 01010006 , 0 =((

=MVAMVAZcc -Secuencia Positiva Sustituyendo valores en la ecuacin 15, -Secuencia Cero Se obtiene a travs de la siguiente ecuacin 16 +=101* 85 , 0T TZ Z Z = Z = 46 , 78 51 , 0 ) 46 , 78 60 , 0 ( * 85 , 00101 T TZ Zcc cc T TZ j Z Z Z * 98 , 0 * 2 , 01 1+ = = + Z = + = =+ +46 , 78 60 , 0 6 , 0 * 98 , 0 6 , 0 * 2 , 01 1 1 T T TZ j Z Z Clculo de Impedancia equivalente para la Barra I, nivel de tensin 13,8 KV de la Subestacin Tocorn -Secuencia Positiva + + ++ = =1 2 3 3 T eq eq eqZ Z Z ZEcuacin 22 Sustituyendo valores en la Ecuacin 22 ) 59 , 65 483 , 1 () 46 , 78 60 , 0 ( ) 14 , 57 908 , 0 (33 Z =Z + Z =++eqeqZZ -Secuencia Cero 0103 T eqZ Z = ) 49 , 0 102 , 0 () 46 , 78 51 , 0 (0303j ZZeqeq+ =Z = a)Cortocircuito Trifsico Z = Z =+59 , 65 674 , 059 , 65 483 , 11 133eqZIcc | 69 , 41838 , 13 * 3100= =KVMVAIBASE A Icc Icc Z = Z = 59 , 65 09 , 2821 69 , 4183 * 59 , 65 674 , 03 3 | | b)Cortocircuito Monofsico Z = Z + Z+=+46 , 67 865 , 0) 46 , 78 51 , 0 ( ) 59 , 65 483 , 1 ( * 23* 2303 31eq eqZ ZIcc | A Icc Icc Z = Z = 46 , 67 18 , 3622 69 , 4183 * 46 , 67 865 , 01 1 | | c)Cortocircuito Mnimo (Zf = 40 ) Z =+ Z + Z+ +=+84 , 2 046 , 001 , 21 * 3 ) 46 , 78 51 , 0 ( ) 59 , 65 483 , 1 ( * 23* 3 * 2303 3minZf Z ZIcceq eq A Icc Icc Z = Z = 84 , 2 79 , 194 69 , 4183 * 84 , 2 046 , 0min min Punto 4: Barra 13,8 KV, Transformador II de la Subestacin Tocorn ClculodeImpedanciadelTransformadordepotenciaII(34,5/13,8)KV de la S/E Tocorn ((

=MVAviejaMVAnuevaZ Zccvieja Donde: MVA MVAviejaMVA MVAnuevaZZZ Zu p dor transformador transformau p dor transforma vieja10100083 , 0% 3 , 8) . () . (== === Sustituyendo se obtiene: 83 , 010100083 , 0 =((

=MVAMVAZcc -Secuencia Positiva Sustituyendo valores en la ecuacin, -Secuencia Cero Se obtiene a travs de la siguiente ecuacin +=202* 85 , 0T TZ Z Z = Z = 46 , 78 705 , 0 ) 46 , 78 83 , 0 ( * 85 , 00202 T TZ Zcc cc T TZ j Z Z Z * 98 , 0 * 2 , 02 2+ = = + Z = + = =+ +46 , 78 83 , 0 83 , 0 * 98 , 0 83 , 0 * 2 , 02 2 2 T T TZ j Z Z Clculo de Impedancia equivalente para la Barra II, nivel de tensin 13,8 KV de la Subestacin Tocorn -Secuencia Positiva + + ++ = =2 2 4 4 T eq eq eqZ Z Z Z Ecuacin 23 Sustituyendo valores en la ecuacin 23 ) 31 , 67 708 , 1 () 46 , 78 83 , 0 ( ) 14 , 57 908 , 0 (44 Z =Z + Z =++eqeqZZ -Secuencia Cero 0204 T eqZ Z = ) 690 , 0 141 , 0 () 46 , 78 705 , 0 (0404j ZZeqeq+ =Z = a)Cortocircuito Trifsico Z = Z =+31 , 67 587 , 031 , 67 708 , 11 143eqZIcc | A Icc Icc Z = Z = 31 , 67 54 , 2459 69 , 4183 * 31 , 67 587 , 03 3 | | b)Cortocircuito Monofsico Z = Z + Z+=+21 , 69 730 , 0) 46 , 78 705 , 0 ( ) 31 , 67 708 , 1 ( * 23* 2304 41eq eqZ ZIcc | A Icc Icc Z = Z = 21 , 69 82 , 3053 69 , 4183 * 21 , 69 730 , 01 1 | | c)Cortocircuito Mnimo (Zf = 40 ) Z =+ Z + Z+ +=+409 , 3 046 , 001 , 21 * 3 ) 46 , 78 705 , 0 ( ) 31 , 67 708 , 1 ( * 23* 3 * 2304 4minZf Z ZIcceq eq A Icc Icc Z = Z = 409 , 3 27 , 194 69 , 4183 * 409 , 3 046 , 0min min Comparandolosresultadosdelosclculosrealizadostericamente conlosdelprogramaETAP,sepudeafirmarquelosarrojadosporste ltimo son bastante parecidos y confiables y pueden tomarse en cuenta para continuarconlosestudiosnecesariosparaeldesarrollodeestetrabajode grado. 5.2 Estudio de Flujo de Carga Elestudiodeflujodecarga,tambinconocidocomoflujosde potencia, est orientado a la determinacin de las condiciones de operacin enestadopermanentedeunsistemaelctricodepotenciayconstituyede hecho, uno de los que se realizan con frecuencia en las empresas elctricas. Dichosestudiossonmuyimportantesparalaplanificacin,controly operacindelossistemaselctricosexistentes,ascomoparala planificacindeexpansionesfuturas;yaquesetratadeobteneruna operacinsatisfactoriadelossistemas,considerandolosefectosdelas interconexiones, incorporacin de nuevas cargas, bancos de transformacin, incorporacindenuevascentralesgeneradorasonuevaslneasde transmisin. Conunestudiodeflujodecargasepuedenobtenerlossiguientes datos de un sistema elctrico de potencia: -Flujo en KW o KVAR en las ramas de la red. -Voltaje en todas las barras. -Efectos de incorporacin de nuevos circuitos y cargas, -Efectos de prdida de generacin y de circuitos de transmisin. -Condiciones ptimas de operacin del sistema y de distribucin de cargas -Evaluar el mejor estado operativo del sistema de potencia. Paraeliniciodelestudiodeflujodecargas,sedebentenerlos siguientes datos: -Diagrama unifilar del sistema de potencia en estudio. -Impedanciadesecuenciapositivadelaslneasdetransmisiny/o distribucin. -Datosdelostransformadoresdepotenciainstaladosenelsistemade potencia. -En caso de una interconexin con otro sistema, se requieren los niveles de cortocircuito trifsico y monofsico en la barra de conexin

Latabla5.4,muestralosresultadosdelestudiodeflujodecargaen las barras y buses presentes en el sistema de subtransmisin, arrojados por la herramienta computacional ETAP. Tabla 5.4 Reporte de Flujo de Carga. Fuente: AUTOR Bus Voltaje

GeneracinFlujo de CargaIDKV%MagAngMWMvarIDMWMvarAmp%PF S/E V.C I115100070,869Tranf. V.C. I 115KV70,86936,299,3 S/E V.C I34,5100-100Tranf. V.C. I 34,5KV-7,161-0,746120,899,5 Tocorn 34,5 KV7,1610,746120,899,5 TranfV.C. I11599,747000S/E V.C. I 115 KV-7,166-0,86936,299,3 Tranf. V.C. I 34,5KV7,1610,86936,299,3 TranfV.C. I34,599,747-100S/E V.C. I 34,5 KV7,1610,746120,899,5 Tranf. V.C. I 115KV-7,166-0,746120,899,5 Tranf I Tocorn34,599,742-100S/E Tocorn 34,5 KV-4,218-0,5471,499,2 Tranf I Tocorn 13,8 KV4,2180,5471,499,2 Tranf I Tocorn13,899,287-2,400S/E Tocorn I 13,8 KV4,2110,431178,499,5 Tranf I Tocorn 34,5 KV-4,211-0,431178,499,5 Tranf II Tocorn34,599,742-100S/E Tocorn 34,5 KV-2,943-0,20649,599,8 Tranf II Tocorn 13,8 KV2,9430,20649,599,8 Tranf II Tocorn13,899,437-2,400S/E Tocorn II 13,8 KV2,9380,131123,799,9 Tranf II Tocorn 34,5 KV-2,938-0,131123,799,9 S/E Tocorn II13,899,437-2,400Tranf II Tocorn 13,8 KV-2,938-0,131123,799,9 S/E Tocorn I13,899,286-2,400Tranf I Tocorn 13,8 KV-4,211-0,431178,499,5 S/E Tocorn34,599,743-100Tranf I Tocorn 34,5 KV4,2180,5471,499,2 Tranf II Tocorn 34,5 KV2,9430,20649,599,8 S/E V.C. I 34,5 KV-7,161-0,746120,899,5 Enlafigura5.2semuestraelresultadodelestudiodeflujodecarga en el diagrama unifilar Figura 5.2 Estudio de Flujo de Carga. Fuente: AUTOR CAPTULO VI AJUSTES ACTUALES DE LAS PROTECCIONES EN EL TRANSFORMADOR I DE LA SUBESTACIN TOCORN Acontinuacinsemuestranlosajustesdeproteccionesactualesen subestacin bajo estudio. En las figura 6.1 se puede observar la ubicacin de los equipos de proteccin. En cada tabla se representan los ajustes tanto por fase como por tierra, con dichos ajustes se procede a realizar las respectivas curvasdecadaelementodeproteccinenlaherramientacomputacional ETAP,paradeestamaneraverificarsiestasproteccionescumplenconlos criterios de protecciones de la empresa CADAFE presentados en el captulo 3, en el punto 3.2.14 Figura 6.1 Ubicacin actual de los equipos de proteccin del Transformador I en la S/E Tocorn. Fuente: CADAFE Tabla 6.1 Ajuste actual por Fase y Tierra de la Proteccin Principal del Transformador I de la S/E Tocorn. Fuente: CADAFE S/E "Tocorn" Circuito:"El Pen" (34,5KV) Proteccn: Lado de Alta (34,5KV) Barra 1FaseTierraObservaciones Marca de RelGECN/AModeloCDG14N/AIarranque (A)200N/AAmper primario Iinstantnea (A)N/AN/AAmper primario Dial0,1N/ATipo de CurvaExt.Inversa (IEC)N/ARelacin TC200/5N/ATAP Terico5N/AAmper secundario Ajuste InstantneoN/AN/AAmper secundario Reenganche (s)13,5N/ASensible a TierraN/AN/A Tabla 6.2 Ajuste actual por Fase y Tierra de la Proteccin de Salida 13,8 KV del Transformador I de la S/E Tocorn, Circuito Magdaleno. Fuente: CADAFE S/E "Tocorn" Circuito: "Magdaleno"Proteccin: Salida 13,8 KV Barra 1FaseTierraObservaciones Marca de RelWhipp & BourneWhipp & BourneModeloPanacea PlusPanacea PlusIarranque (A)400120Amper primario Iinstantnea (A)N/AN/AAmper primario DialN/AN/ATipo de Curva1 - A (Rpida)1 - A (Rpida) 3 - B (Lenta)3 - B (Lenta)Relacin TC400/1400/1TAP Terico10,3Ajuste InstantneoN/AN/AReenganche (s)22Sensible a TierraN/AN/A Tabla 6.2 Ajuste actual por Fase y Tierra de la Proteccin de Salida 13,8 KV del Transformador I de la S/E Tocorn, Circuito Yukeri. Fuente: CADAFE S/E "Tocorn" Circuito: "Yukeri"Proteccin: Salida 13,8 KV Barra 1FaseTierraObservaciones Marca de RelWhipp & BourneWhipp & BourneModeloPanacea PlusPanacea PlusIarranque (A)100100Amper primario Iinstantnea (A)N/AN/AAmper primario DialN/AN/ATipo de Curva1 - A (Rpida)1 - A (Rpida) 2 - B (Lenta)2 - B (Lenta)Relacin TC400/1400/1TAP Terico0,250,25Ajuste InstantneoN/AN/AReenganche (s)22Sensible a TierraN/AN/A Acontinuacinserepresentanlascurvastiempocorrienteencada puntodelsistemaenestudio,arrojadasporlaherramientacomputacional ETAP 6.0. Figura 6.2 Coordinacin actual por Fase de Protecciones en el Transformador I de la S/E Tocorn. Circuito: Magdaleno. Fuente: AUTOR Figura 6.3 Coordinacin actual por Tierra de Protecciones en el Transformador I de la S/E Tocorn. Circuito: Magdaleno. Fuente: AUTOR Figura 6.4 Coordinacin actual por Fase de Protecciones en el Transformador I de la S/E Tocorn. Circuito: Yukeri. Fuente: AUTOR Figura 6.5 Coordinacin actual por Tierra de Protecciones en el Transformador I de la S/E Tocorn. Circuito: Yukeri. Fuente: AUTOR Al analizar los ajustes representados en las curvas tiempo corriente, tantoenlacoordinacinporfasecomoportierra,sepuedeobservarque dichosajustesnoseamoldanaloscriteriosqueestableceCADAFEyque hansidodescritosconanterioridad,destacandoqueentrecadacurva presenteenlacoordinacinnoexisteladistanciamnimade300 milisegundos; de la misma manera, los ajustes de las corrientes de arranque, las cuales no siguen los criterios sealados por la empresa. Otro detalle que vale la pena resaltar es la presencia de fusibles 50 A tipo K en la salida de los circuitos de 13,8 KV, cuando la empresa establece que deben utilizarse fusibles de 40 A y 20 A. La curva de ajuste del Rel CDG14 no se encuentra ubicada entre las curvas de dao en INRUSH del transformador de corriente como se muestra en la figura 6.6 Enelcaptulo7sepresentanlosajustesaproponerparalograrla coordinacinadecuadadelosequiposdeproteccinenestazonadela subestacin Figura 6.6 Curvas de ajuste actual del Rel CDG14 yde limitaciones del Transformador I de la S/E Tocorn. Fuente: AUTORCAPTULO VII PROPUESTA DE AJUSTES PARA LAS PROTECCIONES EN EL TRANSFORMADOR I DE LA SUBESTACIN TOCORN Enelcaptulo6seanalizelsistemadeproteccionesactualespara losequipospresentesenelTransformadosIdelasubestacin,dondese puede apreciar la mala coordinacin que poseendichos equipos, por lo que esnecesariorealizarelestudiopertinenteparaobtenerasunsistema sensible y confiable en los sistemas bajo estudio. A continuacin se presentan los clculos segn criterio de protecciones de CADAFE expuesto en el captulo 3 punto 3.2.14 7.1 - Para Fusibles en Lnea De acuerdo con la fgura 6.1, la primera coordinacin a realizar es la de fusibles en lnea, dado que es una red asociada a una subestacin 34,5/13,8 KVseusarlacurvadelfusiblede40AtipoKporcriterioCADAFE, sustituyendolosfusiblesde50AtipoK,incumpliendoasconloscriterios expuestos. 7.2 - Para Reconectador en las salidas 13,8 KV Seproponeunajusteparalos2equiposenoperacin,loscuales protegenlacabeceradeloscircuitosMagdalenoyYukericadauno.El equipo utilizado es el Reconectador GVR27 con control PANACEA Plus a)Coordinacin por Fase -Corrientedearranque(Iarranque):Serlamenordelostresvalores posibles:

Dado que el TC es de relacin 400/1, se asumur una Iarranque = 400 A. -Corrienteinstantnea(Iinstantnea):Seajustaral80%delafallade cortocircuito trifsica mxima Para este ajuste, se utilizar la corriente de cortocircuito trifsica en la Barra I de 13,8 KV arrojada por el programa ETAP

-TAP terico

-Ajuste Instantneo

b)Coordinacin por Tierra -Corrientedearranque(Iarranque):Porcriterioensubestaciones 34,5KV/13,8KV,elajustedelacorrientedearranquenodebeser mayor a 100 A, por lo tanto

-Corriente instantnea (Iinstantnea): Se ajustar al 80% de la corriente de cortocircuito monofsica mxima Paraesteajuste,seutilizarlacorrientedecortocircuitomonofsica en la Barra I de 13,8 KV arrojada por el programa ETAP

-TAP terico

-Ajuste Instantneo

7.3ParaProteccindelLadodeAltadelTransformadorde distribucin Enlosltimosmeses,CADAFEhaestadosustituyendolosrels electromecnicosporrelselectrnicosenlassubestacionesnoatendidas; ante esta situacin, y por sugerencia del asesor industrial de este trabajo de grado,seproponelasustitucindelrelCDG14porelrelM-3310,marca Beckwith, el cual se ha instalado en varias subestaciones pertenecientes a la ZonaAraguayeselmodeloutilizadoporlaproteccinprincipaldel Transformador II de la subestacin Tocorn. a)Coordinacin por Fase -Corriente de arranque (Iarranque):

-TAP terico

Paraelajustedeproteccinaltadefase,lacorrienteinstantnea,se ajustaraal10%dela corrientedecortocircuitomximaenlabarra34,5KV delasubestacinTocorn.Setomarelvalorarrojadoporelprograma ETAP. -Corriente instantnea (Iinstantnea):

-Ajuste Instantneo

Coordinacinportierranoaplica(N/A),dadoqueeltransformador est conectado en delta en el lado de alta tensin. Con los clculos realizados, se construyen las siguientes tablas, en los queseproponenlosajustessiguiendoloscriteriosdeCADAFEparalograr unaptimacoordinacindelosequiposdeproteccin.Adems,enlas figuras7.1y7.2semuestranlascurvastiempocorrienteparaestos ajustes. Tabla 7.1 Ajuste propuesto por Fase y Tierra para la Proteccin Principal del Transformador I de la S/E Tocorn. Fuente: AUTOR S/E "Tocorn"Circuito "El Pen" (34,5KV) Proteccn: Lado de Alta (34,5KV) Barra 1FaseTierraObservaciones Marca de RelBeckwithN/AModeloM-3310N/AIarranque (A)200N/AAmper primario Iinstantnea (A)1358,1N/AAmper primario Dial2,5N/ATipo de CurvaExt. Inversa (IEC)N/ARelacin TC200/5N/ATAP Terico5N/AAmper secundario Ajuste Instantneo33,95N/AAmper secundario Reenganche (s)N/AN/ASensible a TierraN/AN/A Tabla 6.2 Ajuste actual por Fase y Tierra de la Proteccin de Salida 13,8 KV del Transformador I de la S/E Tocorn, Circuitos: Magdaleno y Yukeri. Fuente: AUTOR S/E "Tocorn"Circuitos: "Magdaleno"Proteccin: Salidas 13,8 KV "Yukei" Barra 1FaseTierraObservaciones Marca de RelWhipp & BourneWhipp & BourneModeloPanacea PlusPanacea PlusIarranque (A)400100Amper primario Iinstantnea (A)2014,42576Amper primario Dial0,150,2Tipo de Curva 1-Normal I. (IEC) Rpida1-Muy Inv(IEC) Rpida

2-Normal I. (IEC) Lenta2-Muy Inv(IEC) LentaRelacin TC400/1400/1TAP Terico10,25Ajuste Instantneo5,0366,44Reenganche (s)22Sensible a TierraN/AN/A Fi