capitulo+9

COORDINACIN DE

PROTECCIN

Coordinacin

Consiste en

seleccionar y ajustar

los dispositivos de

proteccin, para

lograr una adecuada

operacin

(selectividad) para

distintas condiciones

de falla.

Datos Para el estudio de calibracin se requiere los

siguientes datos:

Diagrama unifilar del sistema con la ubicacin de los esquemas de proteccin.

Las impedancias de todos los elementos de la red.

Las potencias de cortocircuito mxima y mnima en cada rel.

Las corrientes y tiempos de arranque de los motores.

El mximo pico de corriente de carga a travs de los rels.

Las curvas de los transformadores de medida.

Objetivo

El objetivo de la calibracin es, conseguir los tiempos ms cortos para

las corrientes de fallas ms elevadas y

chequear si la operacin es satisfactoria

a mnimas corrientes de falla.

Recomendacin

Es aconsejable

dibujar las curvas de

los rels y otros

dispositivos de

proteccin, tal como

fusibles, en serie en

una red.

Reglas bsicas

Para una correcta coordinacin pueden ser:

Usar en lo posible rels de las mismas caractersticas.

Asegurar que los rels lejanos a la fuente tengan una calibracin igual o

menor que los rels ubicados aguas

arriba.

Discriminacin por tiempo

Mtodo:

Consiste en dar un adecuado intervalo de coordinacin, de manera que asegure que el

interruptor ms cercano a la falla opere

antes.

Caraterstica:

Los tiempos de apertura son idependientes de la corriente de falla (rels de tiempo

definido).

Valores tpicos 0.3, 0.4 y 0.5.


Ventaja:

Simple de aplicar.

Desventaja:

Mayor tiempo de operacin para niveles de falla mayores.

Difcil coordinacin con fusibles.


Discriminacin por

corriente

Mtodo:

Se basa en el hecho de que las corrientes de falla varan con la localizacin de la falla.

Se debe calibrar la corriente de operacin de los rels de tal manera que se cumpla la

selectividad. Para ello el ajuste del rel aguas

arriba ser 1,3 veces el ajuste del rel aguas

abajo.

Se basa en empleo de rels instantneos.

Discriminacin por

corriente

Desventajas:

Para fallas en los lmites de las zonas de proteccin, existe la dificultad en discriminar si la

falla ocurri en zona de operacin o no.

El hecho que las potencias de cortocircuitos varan con mxima y mnima demanda.

Aplicacin: Donde hay una apreciable impedancia entre dos interruptores involucrados.

Ventaja: Rapidez en la operacin.

Discriminacin por

corriente


corriente

De las limitaciones de los mtodos anteriores, es que se desarrollan los rels de sobrecorriente de tiempo inverso.

Ventajas:

Tiempos de operacin ms cortos para las fallas ms severas.

Desventaja:

Puede ser ms lenta para niveles de fallas mnimos.


corriente

El intervalo de tiempo entre la

operacin de los rels adyacentes

depende de los siguientes factores:

El tiempo de operacin del interruptor(0.1s)

Sobreimpulso del rel (oveshoot = 0.05s)

Errores en el tiempo de operacin de los rels.

Mrgenes de seguridad (0.1s)

Intervalos de coordinacin

Procedimiento

Recopilar datos de la red (incluyendo la proteccin existente) y los resultados de

los clculos de falla.

Seleccionar los ajuste de corriente, considerando la relacin de

transformacin de los T.C.s, la mxima

carga.

Revisar los ajustes de corriente a fin de verificar que se cumpla:

I ajuste respaldo > k I ajuste principal Donde k equivale a :

1,3 si un rel respalda a otro rel.

3,0 si un rel respalda a un fusible.

2,0 si un fusible respalda a otro fusible.

Procedimiento

Determinar el ajuste del TMS para el rel ms alejado a la fuente (ajuste mnimo recomendado es de 0,05 ).

Determinar el ajuste del TMS del rel que respalda al rel aguas abajo, considerando la falla ms severa, de tal modo de obtener el intervalo de tiempo deseado.

Repetir el paso anterior, para los siguientes rels .

Verificar la coordinacin con la proteccin existente. De ser necesario repetir los pasos anteriores con un nuevo intervalo de coordinacin.

Procedimiento

Coordinacin entre

aparatos

Damos en este reporte un sumario, para fcil referencia, de algunas de las reglas bsicas para coordinacin que deben observarse en la utilizacin de varios tipos de equipos de distribucin. Trataremos aqu sobre reconectadores y fusibles.

La regla bsica de coordinacin, sean cuales fueren los aparatos que se empleen, es la siguiente:

"El aparato protector debe interrumpir la falla antes de que el aparato de respaldo desconecte permanentemente un alimentador o una seccin de ste".

Criterios generales

Criterios generales

A

Fusible de

respaldo

Fusible protector

Fusible protector

B

C

En los sistemas de distribucin actuales la coordinacin de los dispositivos de proteccin debe hacerse en serie; tambin se le conoce como "cascada", debido a que la mayora de stas operan en forma radical.

Cuando dos o ms dispositivos de proteccin son aplicados en un sistema, el dispositivo ms cercano a la falla del lado de alimentacin es el dispositivo "protector", el siguiente ms cercano a la falla del lado de alimentacin es el dispositivo de "respaldo".

Criterios generales

El requerimiento indispensable para una adecuada coordinacin consiste en que el dispositivo protector debe

operar y despejar la sobrecorriente antes que el

dispositivo de respaldo (fusible) u opere al bloqueo

(restaurador). Un ejemplo simple de coordinacin se

muestra a continuacin

Criterios generales

CARGA CARGA CARGA

GFE

6

D

5

2

TRANSFORMADOR

DE DISTRIBUCIN

3

B

C4A

RESTAURADOR

SUBESTACIN H

1

Existen diferentes esquemas de proteccin que se aplican en funcin de la importancia del suministro de energa, siendo los ms comunes los siguientes:

* Interruptor-restaurador

* Interruptor-fusible

* Restaurador-restaurador

* Restaurador-seccionalizador

* Resutaurador-fusible

* Fusible-fusible

* Fusible de A.T.-interruptor termomagnticos de B.T.

Esquemas de coordinacin

Se logra una adecuada coordinacin entre estos dos dispositivos cuando el restaurador opera por

una falla en el lado de la carga, impidiendo que

opere el Interruptor a travs del relevador de

tiempo, es decir, que la curva caracterstica del

restaurador no cruza con la del relevador,

dejando un tiempo mnimo de 0.35 segundos y

eliminado el ltimo recierre del restaurador.

Interruptor restaurador


I R CARGA

COORDINACIN FALLA

RESTAURADOR

(DISPOSITIVO

PROTECTOR)

INTERRUPTOR

(DISPOSITIVO

PROTEGIDO

S.E


RELEVADOR

RESTAURADOR

0.35

AMPERES

SE

GU

ND

OS

I

t

En este caso, el fusible tiene la funcin de operar con una falla del lado de la carga, impidiendo que opere el

interruptor (relevador de tiempo), a menos que este ltimo

cuente con un revelador instantneo que operar de

inmediato, y en caso de persistir la falla operar el fusible

despus de realizarse el recierre, quedando como

respaldo nuevamente el interruptor. Se recomienda un

tiempo mnimo de 0.35 segundos entre la curva I-l de

interrupcin total de fusible y la curva I-l del revelador de

tiempo del interruptor.

Interruptor fusible

Interruptor fusible

I CARGA

FALLA

FUSIBLE

(DISPOSITIVO

PROTECTORINTERRUPTOR

(DISPOSITIVO

PROTEGIDO

F2

S.E

Interruptor fusible

AMPERIOS

SE

GU

ND

OS

I

t

RELEVADOR

I - 1 INTERRUPTOR

TOTAL DEL FUSIBLE

RELEVADOR

INSTANTANEO

0.3

5

Dado que los restauradores estn diseados parra operar en una secuencia de hasta cuatro disparos y tres con el objeto de eliminar una falla, para una adecuada coordinacin debe existir un retraso en la operacin del restaurador. A de por lo menos 12 ciclos (para Frecuentemente de 60 Hz), ya que en un rango menor a ste (hasta 2 ciclos) pueden simultneamente, y menor a 2 ciclos ambos operarn siempre.

Reconectador reconectador

el seccionador es un dispositivo automtico de seccionamiento que no cuenta con curvas de operacin I-t, y que simplemente sensa una corriente mnima actuante de 160% de la capacidad nominal de su bobina registra las operaciones del dispositivo de respaldo (restaurador o interruptor) y efecta a su vez un conteo en el caso de persistir la falla hasta llegar a una cantidad preseleccionada en que abre sus contactos. Para una adecuada coordinacin se requerir ajustarlo a un cierre menos que el dispositivo de respaldo .

Reconectador seccionador

Reconectador seccionador

I R R

COORDINACIN

FALLA

RESTAURADOR A

(DISPOSITIVO

PROTEGIDO)

S.E

RESTAURADOR B

(DISPOSITIVO

PROTECTOR)

En esta coordinacin se busca que las operaciones rpidas del restaurador no

provoquen dao a los fusibles, incluyendo el

efecto acumulativo de las operaciones rpidas

considerando los intervalos de recierre.

Asimismo, las operaciones lentas del restaurador

se deben retardar lo suficiente para asegurar la

operacin del fusible antes de la apertura

definitiva del restaurador.

Reconectador fusible

La curva de interrupcin total del fusible se utiliza para establecer el lmite inferior de la coordinacin con la curva de retraso de tiempo del restaurador (punto a).

La curva mnima de fusin del fusible se utiliza para establecer el lmite superior de la coordinacin con la curva de disparo instantneo del restaurador (punto b). Sin embargo, es necesario modificar las curvas del restaurador y fusible para considerar los efectos de los ciclos de calentamiento-enfriamiento por la secuencia de operacin del restaurador


Por lo anterior, la curva A' es la suma de las dos aperturas instantneas A y se compara con la curva de fusin del fusible, que previamente se ha desplazado el 75% en funcin del tiempo de fusin, encontrndose el nuevo lmite superior de coordinacin (punto b').

La curva B' es la suma de las dos aperturas instantneas y las dos de retraso de tiempo, que representan la cantidad total de calor aplicado al fusible, obtenindose el lmite inferior de coordinacin (punto a') al comprarse con la curva de interruptor total del fusible



I R CARGA

COORDINACIN FALLA

RESTAURADOR

(DISPOSITIVO

PROTEGIDO)

FUSIBLE

(DISPOSITIVO

PROTECTOR

S.E


CURVA DE FUSION MINIMA

DEL FUSIBLE

CORRIENTE

LIMITES75% DE LA CURVA DE FUSION

TIE

MP

O

B x (2A+2B) EN EL TIEMPO

B (CURVA DE RETRASO DE

TIEMPO DEL RESTAURADOR

CURVA DE INTERRUPCION

TOTAL DEL FUSIBLE

A x 2A (EN EL TIEMPO)

A (CURVA DE DISPAROINSTANTANEO

DEL RESTAURADOR

Con el autolink no se

tiene problemas de

traslape

Para lograr una coordinacin entre fusible se utilizan las curvas corriente tiempo mnimo de fusin y las corriente-tiempo de interrupcin total de cada fusible empleado (F1 y F2), de tal forma que para una falla en el lado de la carga debe operar el fusible protector (F2) antes que se presente algn dao en el fusible protegido (F1), el cual operar nicamente como respaldo para la misma falla o para alguna otra que se presente entre los dos fusibles en serie.

Fusible- fusible

Debido a que en los sistemas de distribucin en general se tienen dos tipos de fusibles en media tensin, se

pueden hacer las combinaciones de coordinacin

siguientes.

* Fusible de expulsin-fusible de expulsin

* Fusible limitador de corriente-fusible limitador de corriente

* Fusible de expulsin-fusible limitador de corriente

* fusible limitador de corriente-fusible de expulsin.

Fusible- fusible

La coordinacin de los fusibles de expulsin se logra comprando la curva I -t de interruptor total de fusible (F2) con la curva I-t mnima de fusin del fusible (F1), la cual previamente debe haberse reducido un 75% en valores de tiempo, para asegurar la no operacin o dao por efectos de precalentamiento debido a la carga y alta temperatura ambiente.

En el grfico se observa que I1 es el valor de corriente con el cual el fusible F2, ya que ese punto se cruzan las curvas.

Fusible expulsin (F2)- que protege un

fusible de expulsin (F1)



CARGA

COORDINACIN FALLA

FUSIBLE

(DISPOSITIVO

PROTECTOR

FUSIBLE

(DISPOSITIVO

PROTECTOR(DISPOSITIVO

DE RESPALDO)

F1 F2

S.E



AMPERES

SE

GU

ND

OS

I

t

I - t MINIMO DE FUSION

I - t DE INTERRUPCION TOTAL

DESPLAZAMIENTO AL 75 %

EN VALORES DE TIEMPO

I t

Aplicacin

Fig. No. 1 Curvas para coordinacin Fusible - Fusible

tiem

po

Curva mnima de

fusin

del fusible de

respaldo

Curva mxima para

despejar la falla del

fusible protector

Punto mximo de

coordinacin

Corrient

e

Tm

Tc

A

Fusible

de

respaldo

Fusible protector

Fusible protector

B

C

Curva mxima para

despejar

La falla multiplicada por

1.333

I

falla

Ifalla

Aplicacin

Para un valor dado de corriente de falla: I falla

Tc = Tiempo mximo para despejar la falla del fusible protector

Tm = Tiempo mnimo de fusin del fusible de respaldo.

Expresndola en otra forma: Tm (0.75) = Tc, de donde:

Tm = Tc/0.75=1.333Tc

Aplicacin

Fig. No. 2 Circuito tpico para coordinacin Fusible - Fusible

A

B

100kVA 1 2.47/7.20k V 4.63/8.02/A

Falla, 200A

Aplicacin

Para la In del trafo y teniendo presente que If=3xIn se elige un fusible

15K.

Para una corriente de falla de 200A en el punto B y de las curvas

caractersticas de tiempo mximo para despejar una falla para fusibles

tipo K EEI-NEMA tendremos:

Tc ser igual a 0.20s (para un fusible 15K). Por lo tanto:

Tm = 1.333Tc

Tm = 1.333 x 0.20s

Tm = 0.266s

Aplicacin

De las curvas caractersticas de tiempo mnimo de fusin para fusibles

tipo T EEI-NEMA y partiendo del valor de 200A hacia arriba hasta

intersectar el valor de tiempo (Tm) de 0.266s, encontraremos que

cualquier curva arriba y a la derecha de ese punto coordinar con el

fusible 15T. El primer fusible que satisface estas condiciones es el 20T

y por tanto escogemos ste para el punto A. Para escoger el fusible en

el punto A debe conocerse adems el valor de la corriente continua en

ese punto. La corriente de carga en un punto de coordinacin no debe

exceder la capacidad de la corriente continua del fusible.

Aplicacin

Fig. No. 1 Curvas para coordinacin Fusible - Fusible

tiem

po

Curva mnima de

fusin

del fusible de

respaldo

Curva mxima para despejar la falla del

fusible protector

Punto mximo de

coordinacin

Corrient

e

Tm

Tc

A

Fusible

de

respaldo

Fusible protector

Fusible protector

B

C

Curva mxima para

despejar

La falla multiplicada por

1.333

I

falla

200A

0.2s

0.266s

15K

20K

Un fusible de expulsin no puede interrumpir antes de 0.8 ciclos, por lo que su coordinacin slo es posible para

tiempos mayores de 0.0133 segundos, estando limitada

como consecuencia a bajas corrientes de falla hasta el

punto I1.

En este caso se compara la curva de interrupcin del fusible de expulsin (F2) con la curva mnima de fusin

del fusible limitador de corriente (F1) previamente

desplazada un 75% en valores de tiempo, para determinar

el punto de coordinacin.

Fusible de expulsin(f2) que protege

un fusible limitador de corriente

Fusible de MT -ITM

Este esquema se utiliza para la proteccin integral

de transformadores, instalando en el primario

fusibles tipo expulsin, limitadores de corriente o una

combinacin de estos, y en el secundario un

interruptor termomagnetico de baja tensin (o

funcin renovable como sustituto).

Con dicho esquema, aunque representa una mayor

inversin, se obtiene mejores condiciones de

proteccin en la red de baja tensin, ya que

fcilmente se pueden detectar fallas secundarias (3f,

2f, 1f) y sobrecargas reales.

Fusible de MT -ITM

AMPERIOS

SE

GU

ND

OS

I

t 1. CORRIENTE NOMINAL DEL

TRANSFORMADOR

2. CURVA DE DAO DEL

TRANSFORMADOR

3. CURVA DE ENERGIZACION

4. CURVA DE DAO DEL

CONDUCTOR DE B.T

5. FUSIBLE DE EXPULSIN EN

EL PRIMARIO

6. INTERRUPTOR

TERMOMAGNETIO DE B.T

4

5

3

62

Fin del curso

En los primeros 100 ms., aparece adicionalmente una corriente de insercin asimtrica (inrush) que

rpidamente decae.

Con los rels convencionales era prctica ajustar la corriente de la unidad de sobrecorriente instantneo

para la proteccin contra cortocircuitos arriba del

20 al 30 % de la corriente de rotor bloqueado con un

retardo corto de 50 a 100 ms. para sobrellevar el

perodo asimtrico de la corriente INRUSH.

Alimentadores con motor

ms 100 - 50

I 1,3 1,2

50

LR50

t

I

capitulo+9

Documents

Transcript of capitulo+9