Guías_de_Laboratorio_ELT_3831.pdf

Facultad Nacional de Ingeniera Ingeniera Elctrica e Ingeniera Electrnica

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UNIVERSIDAD TCNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERA

INGENIERA ELCTRICA E INGENIERIRA ELECTRNICA

Guas de Laboratorio

ELT 3831 PROTECCIONES DE SISTEMAS DE POTENCIA

Armengol Blanco, MCs

Oruro, diciembre 2014


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Prefacio

El presente texto de Guas de Laboratorio de Protecciones Elctricas de la asignatura ELT 3831 Protecciones de Sistemas de Potencia del plan de estudios de Ingeniera Elctrica e Ingeniera Electrnica, constituye un esfuerzo para fijar los conocimientos impartidos en la parte terica mediante la parte experimental y simulacin.

En el proceso enseanza aprendizaje, toma importancia la triada: Teora Experimento Simulacin. Constituye la mdula del Plan Piloto de Ingeniera Elctrica e Ingeniera Electrnica.

En la parte experimental, se emplea dispositivos tales como: Termomagnticos, Rel 51B,

fusibles y carga variable.

En la parte de simulacin, se emplea el software NEPLAN 3.5 en su versin demo.

Armengol Blanco, MCs Docente Titular


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ndice General

Prefacio ........................................................................................................................................................................ii ndice General ............................................................................................................................................................ iii

Laboratorio No 1: Ensayos con el Termomagntico ....................................................................................................... 1

Laboratorio No 2. Ensayos con Fusible ......................................................................................................................... 4

Laboratorio No 3. Ajuste de un Rel de Sobrecorriente IAC ........................................................................................ 11 Laboratorio No. 4 Flujos de Potencia y Clculo de Cortocircuitos ................................................................................ 16

Laboratorio No. 5 Coordinacin de Proteccin: Rel de Sobrecorriente y Fusible ......................................................... 20

Laboratorio No. 6. Ajustes de la Proteccin de Distancia en Lneas de Transmisin ..................................................... 29


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ELT 3831 PROTECCIONES DE SEP

Laboratorio No 1: Ensayos con el Termomagntico 1.1 Introduccin El interruptor termomagntico, es un dispositivo de proteccin contra sobrecarga y cortocircuitos, es ampliamente utilizada en instalaciones industriales y domiciliaras. La comprensin de la operacin y funcionamiento del interruptor termomagntico permite la seleccin adecuado del termomagntico para una aplicacin especfica. La caracterstica tiempo vs corriente o su mltiplo de corriente de un dispositivo de proteccin, permite usar correctamente el termomagntico, fusible y rel de proteccin. 1.2 Objetivo El objetivo del presente laboratorio, es comprender la operacin y funcionamiento del termomagntico y su seleccin para su empleo en las instalaciones elctricas. En la Fig. 3.1 se muestra una fotografa de un termomagntico. [1] En el laboratorio se analizar los diversos tipos constructivos de termomagnticos. Las mediciones de tiempo y corriente, permiten realizar la grfica t-I de termomagntico.

Fig. 3.1 Corte de un termomagntico.

En la Fig. 3.2, se presenta las grficas de los tiempos versus la corriente para los termomagnticos B, C, y D.


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Fig. 3.2 Caracterstica tiempo vs corriente de un termomagntico.

Fig. 3.3 Caractersticas t-I de los termomagnticos tipos: A, B, C, D

En la Fig. 3.3, se muestran las caractersticas de los interruptores termomagnticos tipos A, B, C, D con sus explicaciones respectivas.


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2.3 Ensayo de Interrupcin con Sobrecarga y Cortocircuito Mediante este ensayo, se medirn los tiempos de apertura del termomagntico para una corriente determinada. 2.3.1 Equipos e Instrumentos empleados Se utiliza un variac, un ampermetro, un termomagntico, y conectores. 2.3.2 Esquema de Conexiones En la Fig. 3.4, se muestra el esquema de conexiones para realizar el ensayo.

Fig. 3.4 Esquema de conexiones del termomagntico

2.3.3 Procedimiento Implementado el esquema del ensayo, el procedimiento a seguir es el siguiente: 1. Partiendo con el variac en posicin cero, aumentar lentamente la tensin de alimentacin al

transformador (generador de corriente) hasta llegar a diferentes valores de la corriente nominal del termomagntico.

2. Medir los tiempos de apertura y corriente. Los valores medidos, se recopilan en la tabla 3.1

Tabla 3.1 Datos del ensayo en cortocircuito

No. t Ic

Con los datos obtenidos, graficar la caracterstica tiempo vs corriente. [1] Paul Gill, Electrical Power Equipment Maintenance And Testing. 2nd Ed. CRC Press

Taylor & Francis Group, Boca Raton, FL, 2009.


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Laboratorio No 2. Ensayos con Fusible 2.1 Introduccin El fusible es un elemento de proteccin simple utilizada para proteger alimentadores, distribuidores, transformadores y motores. 2.2 Objetivo El objetivo del laboratorio, es comprender el funcionamiento de un fusible de expulsin y su seleccin para su empleo en redes elctricas. 2.3 El Fusible El fusible es un elemento sensible a la sobretemperatura, tiene una temperatura de fusin adecuado para interrumpir circuitos en falla. La corriente elctrica que atraviesa el hilo fusible, produce calor por efecto Joule que eleva la temperatura del elemento fusible hasta lograr su fusin.

Fig. 2.1 Partes constructivas de un fusible tipo expulsin.

En la Fig. 2.1, se muestra el esquema de un fusible de expulsin, empleado en Sistemas Elctricos de Distribucin. En la Fig. 3.2 se muestra una fotografa de fusibles tipo K.

Fig. 3.2 Fusibles expulsin tipo K.


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2.3.1 Tipos de Fusibles La clasificacin de los fusibles empleados en SED de acuerdo a su rapidez, es el siguiente:

1. Fusibles tipo K son llamados fusibles con elemento rpido. 2. Fusibles tipo T son fusibles con elemento lento. 3. Fusibles tipo DUAL son fusibles extralentos.

Fig. 2.3 Fusible tipo expulsin En la Fig. 2.3, se muestra las partes constructivas de un fusible tipo expulsin.

En la Fig. 2.4, se muestran las partes constructivas de un fusible de expulsin tipo slofast, tambin son denominado tipo DUALES.

Fig. 2.4 Fusible de expulsin, tipo slofast.

2.3.2 Curva Caracterstica Tiempo versus Corriente de un Fusible La caracterstica tiempo vs corriente o mltiplo de corriente de un fusible permite utilizar correctamente como elemento de proteccin, ya sea de un alimentador, distribuidor, motor, transformador y otros dispositivos. En la Fig. 2.5, se muestra las caractersticas tpicas tiempo vs corriente de fusibles, se hace hincapi en la curva de tiempo de fusin mnima y la curva del tiempo de despeje total. La operacin del fusible est dada por la franja delimitada por las dos curvas indicadas.


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Fig. 2.5 Caractersticas tiempo vs corriente de fusibles.

La caracterstica t-I del fusible, es una caracterstica extremadamente inversa. 2.3.3 Zonas de Trabajo La operacin de un fusible, es la reaccin que tiene el fusible frente a una de corriente que provoca que acte la proteccin. Se distinguen, bsicamente tres zonas de operacin, estas zonas, son:

Zona 1: Es la zona en condiciones normales de operacin. El fusible no acta. Zona 2: Zona bajo condiciones anormales de operacin en situacin de sobrecarga. El fusible

acta en tiempos superiores a los 10 segundos. Zona 3: Zona de condiciones anormales de operacin, en situaciones de cortocircuito. El

fusible acta en tiempos de operacin inferiores a 10 segundos. En la Fig. 2.6, se muestran las tres zonas de operacin.

Fig. 2.6 Zonas de operacin del fusible [2]


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2.4 Ensayo de Interrupcin con Sobrecarga y Cortocircuito del Fusible Mediante este ensayo, se medirn los tiempos de fusin del fusible para una corriente determinada. 2.4.1 Equipos e Instrumentos empleados Se utiliza un variac, un ampermetro de gancho, fusibles, cronmetro y conectores. El variac simula la carga. 2.4.2 Esquema de Conexiones En la Fig. 3.8, se muestra el esquema de conexiones para realizar el ensayo.

Fig. 2.7, Esquema de conexiones.

2.4.3 Procedimiento Implementado el esquema del ensayo, el procedimiento a seguir es el siguiente: 3. Partiendo con el variac en posicin cero, aumentar lentamente por pasos y obtener las corrientes

deseadas. Hasta que el fusible actu. 4. Medir la corriente y tiempos. Los valores medidos, se recopilan en la Tabla 2.1

Tabla 2.1 Datos del ensayo con el fusible

No I t Observaciones

Con los datos obtenidos, determinar las dos curvas caractersticas del fusible: curva del tiempo de fusin mnima y curva del tiempo de despeje total. [1] _______, Eslabones Fusibles de Expulsin. COOPER Bussmann. Disponible en URL:

www.cooperbusmann.com [2] Adrian Lpez, Gabriel Viteri, Aplicacin de Fusibles e Interruptor Termomagnticos.

Tesina de Seminario, Escuela Superior Politcnica del Litoral, Guayaquil, Ecuador, 2010.


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Anexos A. Caractersticas de Fusibles T y K

Fig. A.1 Caractersticas Tiempo-Corriente de eslabones de expulsin tipo T


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Fig. A.2 Caractersticas Tiempo-Corriente de eslabones de expulsin tipo T [1]


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Fig. A.3 Curvas t - I de fusin mnima y de despeje total para un fusible 10 K.


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Laboratorio No 3. Ajuste de un Rel de Sobrecorriente IAC 3.1 Introduccin El rel de sobrecorriente es un elemento de proteccin utilizada para proteger alimentadores, distribuidores, transformadores y motores. El rel detecta la sobrecorriente (cortocircuito) mediante un sensor: El transformador de corriente (TC). 3.2 Objetivo El objetivo del laboratorio, es comprender el funcionamiento de un transformador de corriente y el uso como reductor de corriente. Y realizar el ajuste de un rel de sobrecorriente IAC 51B para su empleo en redes elctricas. 3.3 El rel de Sobrecorriente IAC 51B Un rel, de acuerdo a la definicin de la IEEE, es un dispositivo cuya funcin es detectar condiciones anormales o de naturaleza peligrosa en el sistema de potencia, e iniciar acciones de control apropiadas. Las condiciones anormales, se refieren a las perturbaciones siempre existentes, sean estas por maniobras, accidentes o accin mal intencionada. El rel de sobrecorriente, acta cuando la corriente que circula por su bobina de corriente sobrepasa la corriente nominal. El rel de sobrecorriente IAC 51B, es un rel electromecnico, es del tipo electromagntico de induccin. En la Fig. 3.1, se muestra la vista frontal del rel IAC 51B, y en la Fig. 3.2, se muestra la vista frontal del Rel IAC 51B.

Fig. 3.1 Vista frontal del Rel IAC 51B de la General Electric [1].


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El rel de sobrecorriente IAC, se utiliza como dispositivo de proteccin de: Generadores, transformadores, autotransformadores, lneas, alimentadores y distribuidores, motores, bancos de condensadores, inductores.

Fig. 3.2 Vista posterior del rel IAC 51B.

3.4 Tipos de Rels Los diferentes tipos de curvas de operacin de los rels de tiempo inverso, se pueden modelar matemticamente por medio de una ecuacin caracterstica. Existen dos formas bsicas para expresar matemticamente esta ecuacin: exponencial y polinomial, y de acuerdo a las normas IEC y ANSI. La forma ms empleada es la ecuacin exponencial descrita por la Norma IEC, la cual se presenta en la ecuacin:

=

1 Donde:

= Tiempo de actuacin del rel I = Corriente de arranque = Corriente observada = Dial de tiempo , = Constantes que determinan el tipo de rel

Tabla No. 1, Constantes ,


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En la Tabla No. 1, se muestra el valor de las constantes , que determinar el tipo del rel de sobrecorriente: 3.5 Curva Caracterstica Tiempo versus Corriente del Rel IAC 51B La caracterstica tiempo vs corriente o mltiplo de corriente de un rel permite utilizar correctamente como elemento de proteccin, ya sea de un generador, alimentador, distribuidor, motor, transformador y otros dispositivos. En la Fig. 3.3, se muestra las caractersticas tpicas tiempo vs corriente del rel IAC 51B

Fig. 3.3 Caractersticas tiempo vs corriente del rel IAC 51B.


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3.6 Ajuste del Rel IAC 51B Dado un de tiempo, el procedimiento para ajustar el rel IAC 51B tiene los siguientes pasos:

1.- Se fija la corriente mnima primaria de operacin = (1.20 1.30) . 2.- Se calcula la corriente mnima secundaria de operacin (Pick up), a partir de:

= 3.- El elige el TAP ms prximo a . 4.- Se calcula la corriente secundaria de cortocircuito , mediante: = . 5.- Se calcula los valores mltiplos de la corriente respecto al TAP: =

6.- Con el valor N se entra en la grfica tiempo - corriente y se busca la interseccin con el eje de tiempo, donde se obtiene el punto de ajuste del rel.

3.7 Ensayo de Interrupcin con Sobrecarga y Cortocircuito Mediante este ensayo, dados el DIAL de tiempo y el TAP, se medirn los tiempos de actuacin del rel para una corriente determinada. 3.7.1 Equipos e Instrumentos Utilizados Se utiliza un variac, un ampermetro de gancho, transformador de corriente, rel de sobrecorriente IAC 51B, cronmetro y conectores. El variac simula la carga. 3.7.2 Esquema de Conexiones En la Fig. 3.4, se muestra el esquema de conexiones para realizar el ensayo.

Fig. 3.4, Esquema de conexiones.


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3.7.3 Procedimiento Implementado el esquema del ensayo, el procedimiento a seguir es el siguiente:

1. Fijar el DIAL de tiempo. 2. Partiendo con el variac en posicin cero, aumentar lentamente por pasos y obtener las

corrientes deseadas, hasta que el rel actu. 3. Medir la corriente y tiempos. 4. Repetir con otro DIAL

Los valores medidos, se recopilan en la Tabla 3.1.

Tabla 3.1 Datos del ensayo con el fusible

No I t Observaciones

Con los datos obtenidos, determinar las curvas caractersticas del rel. [1] _______, Instruction. Time Overcurrent Relays. Power Systems Management Departament,

General Electric.


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Laboratorio No. 4 Flujos de Potencia y Clculo de Cortocircuitos 4.1 Introduccin Con la finalidad de realizar el ajuste de los dispositivos de proteccin, tales como los rels de sobrecorriente y distancia, y fusibles, y para la eleccin de los transformadores de corrientes (TC) y de potencial (TP), es necesario conocer tanto las corrientes de carga en cada uno de los elementos del sistemas elctrico, as como, las corrientes de cortocircuitos bajo los diferentes tipos de falla tanto en barras como en las lneas de transmisin. 4.2 Objetivos Los objetivos del laboratorio, son:

1. Determinar los flujos de potencia, 2. Determinar las corrientes de cortocircuitos tanto en barras como en lneas de transmisin

para diferentes tipos de fallas. 3. Elegir los TC y TP

4.3 Sistema de Prueba En la Fig. 4.1, se muestra el diagrama unifilar del sistema de prueba [1], es un sistema radial, tiene una red equivalente, 4 barras, 2 lneas de transmisin, un transformador reductor 16/0.4 , y 2 cargas.

Fig. 4.1 Diagrama unifilar del sistema de prueba [1].


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4.3.1 Datos del Sistema de Prueba Los datos del sistema de prueba, son:

4.4 Calculo de Flujos de Potencia Introducidos los datos de los diferentes elementos del sistema de prueba, se procede clculo de flujos de carga y cortocircuito. En la Fig. 4.2 se muestra los resultados del corrido de flujo de carga.

Fig. 4.2 Resultados de flujo de potencia.

4.4.1 Eleccin de TCs LINEA 1 = 350 = 1.3 = 1.3 350 = 455


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=

=

= 95 = 100, normalizando. LNEA 2 = 178 = 1.3 = 1.3 178 = 231 =

=

= 46.2

= 50, normalizando. En el primario del transformador la corriente es 8.7 , no requiere transformador de corriente. 5.4.2 Eleccin de TPs Existen dos niveles de corriente: 16 =

= 139 140 400

=

= 3.4 5 4.5 Clculo de Corrientes de Cortocircuito Se considera cortocircuitos trifsicos en cada una de las barras. Falla trifsica en las lneas estn ubicada a 50 % de su longitud. 4.5.1 Fallas en Barras

Fig. 4.3 Resultados de cortocircuitos en cada barra.


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4.5.2 Fallas en Lneas de Transmisin

Fig. 4.4 Resultados de cortocircuitos en lneas a 50 % de su longitud.

Fig. 4.5 Resultados de cortocircuitos en barras y lneas de transmisin.

Referencias Bibliogrficas [1] Antecedentes. Software NEPLAN.



Laboratorio No. 5 Coordinacin de Proteccin: Rel de Sobrecorriente y Fusible

5.1 Introduccin La coordinacin de la proteccin es muy importante para la correcta actuacin de las protecciones ante una falla. En sta Gua de Laboratorio, se considera la Coordinacin: Rel de sobrecorriente y fusible. 5.2 Objetivo El objetivo, es realizar la coordinacin disyuntor disyuntor de las protecciones ubicadas a la partida de la Barra-0 y a la salida de la Barra-1. Para la proteccin se emplean interruptores de potencia. En la Fig. 5.1, se tiene el diagrama unifilar del sistema y los datos estn en la Tabla No. 1.

Fig. 5.1 Diagrama unifilar del sistema de prueba.

5.3 Datos del Sistema de Prueba Nodos Nodo 0 Nombre = Barra-0 = 69 Nodo 1 Nombre = Barra-1 = 24,9 Nodo 2 Nombre = Barra-2 = 24,9 Red Equivalente

" = 200 " = 150 Tipo FC = SL (1)/(1) = 0,5 (1)/(1) = 0,4 % = 100 (0)/(1) = 50 (0)/(0) = 40 (0)/(0) = 50 (0)/(0) = 40 Transformador Nombre = Trafo = 69 = 24,9 , = 20 , = (1) = 7 % Lnea Nombre = Lnea-1 Longitud = 5 km (1) = 1,2

, (1) = 2

Carga Nombre = Carga-1 = 4 = 3


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Fig. 5.2 Resultados de clculo de flujos de carga y cortocircuitos En la Fig. 5.2, se muestra los resultados del clculo de flujos de carga y cortocircuitos. Se considera un cortocircuito trifsico en la Barra-2. Se indica la corriente nominal en la Lnea-1 de 130 y en primario del transformador de 47 . 5.4 Eleccin del Transformador de Corriente TC =

=

= 26 normalizando a =

= 30. Por tanto, los valores de ajuste, son:

= 150 y = 5 5.5 Rel de Sobrecorriente La caracterstica del Rel 51 de tiempo inverso estndar, es la forma ms empleada, es la ecuacin exponencial descrita por la Norma IEC, la cual se presenta en la ecuacin:

=

1 Donde:

= Tiempo de actuacin del rel I = Corriente de arranque = Corriente observada = Dial de tiempo , = Constantes que determinan el tipo de rel


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Tabla No. 1, Constantes ,

En la Tabla No. 1, se muestra el valor de las constantes , que determinar el tipo del rel de sobrecorriente. Se elige el rel de sobrecorriente de la ventana de Protecciones/Switches y se define la caracterstica IEC255-3 normal inversa. La opcin del men Anlisis/Proteccin de Sobrecorriente/Dispositivos de Proteccin, permite visualizar la caracterstica t I del RELE-51. En la Fig. 5.3, se muestra la caracterstica t I del rel -51.

Fig. 5.3 Caracterstica t-I del Rel de Sobrecorriente 51

La opcin del men Anlisis/Proteccin de Sobrecorriente/Grfico del Ultimo Clculo, permite visualizar el diagrama de selectividad. En la Fig. 5.4, se muestra el diagrama de selectividad de la proteccin. Los rangos de ajuste del RELE-51, son: Corriente= 1 A, y Tiempo = 1 s.


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5.6 Clculo del Fusible La corriente nominal en el primario del transformador es = 47 , la corriente nominal del fusible, es: = 1.65 = 1.65 47 = 77.55 . Normalizando, se tiene un fusible 100 de 69 . Por falta de la curva del fusible, se utilizar la curva de fusible tipo T, es decir, Fusible 100T. 5.6.1 Caractersticas de Tiempo Mnimo de Fusin y Tiempo Mximo de Despeje del Fusible Se elige el Fusible de la ventana de Protecciones/Switches y se definen las caractersticas de tiempo mnimo de fusin y tiempo mximo de despeje del fusible 100T. Es necesario indicar la corriente nominal del Fusible: = 100 .

Fig. 5.4 Diagrama de Selectividad del RELE 51 de tiempo inverso. En la Fig. 5.5, se tiene la caracterstica del fusible 100T, es una franja limitada por las caractersticas de tiempo mnimo de fusin y tiempo mximo de despeje.


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5.6.2 Caracterstica t I del Fusible 100T La opcin del men Anlisis/Proteccin de Sobrecorriente/Dispositivos de Proteccin, permite visualizar la caracterstica t I dibujada del Fusible 100T. En la Fig. 5.5, se muestra la caracterstica t I del Fusible 100T.

Fig. 5.5 Caracterstica t-I del Fusible 100T dibujada. 5.6.3 Diagrama de Selectividad de las Protecciones: RELE-51 y Fusible 100T La opcin del men Anlisis/Proteccin de Sobrecorriente/Grfico del Ultimo Clculo, permite visualizar el diagrama de selectividad de la proteccin. En la Fig. 5.6, se muestra el diagrama de selectividad de la proteccin. Cuando la falla se produce ms cerca al punto de instalacin del rel, el valor de la corriente de cortocircuito aumenta, si supera los 2381 (p.e. un cortocircuito trifsica en la lnea a 30 % de su longitud desde la Barra-1, que tiene un valor de 2.2 ), primero actuar el fusible, por tanto no hay coordinacin.


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Fig. 5.6 Diagrama de Selectividad de la Coordinacin de la Proteccin. Los tiempos de actuacin se muestran en la Fig. 5.7.

Fig. 5.7 Diagrama unifilar con resultados del ajuste de protecciones.


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Fig. 5.8 Punto de interseccin de las caractersticas del Fusible y Rel

Para lograr la coordinacin de las protecciones, es necesario ajustar el RELE-51 (modificar el dial de tiempo) y combinar con una unidad instantnea (Rel de Tiempo Definido) ajustando los rangos de ajuste. Los rangos de ajuste, son: Rel de Tiempo Inverso 51 Los rangos de ajuste, son: Corriente= 1 A, y Tiempo = 0,1 s. Rel Instantneo 50 Los rangos de ajustes, son: Corriente= 8 A, Tiempo = 0,1 s. Con los nuevos rangos de ajuste, en la Fig. 5.9, se muestra el diagrama de selectividad de la coordinacin Fusible-Disyuntor. Se debe hacer notar que la caracterstica del Fusible 100T puede ser desplazado hacia la derecha para garantizar la coordinacin, pero est limitado por la curva de calentamiento del transformador que debe quedar por encima y a la derecha de la caracterstica t I del Fusible 100T.


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Fig. 5.9 Punto de interseccin de las caractersticas del Fusible y Rel.

5.7 Corriente Inrush del Transformador La corriente de magnetizacin (Inrush) del transformador puede causar la actuacin falsa de los dispositivos de proteccin y debe considerarse para prevenir operaciones de la proteccin en falso al energizar el transformador. La corriente inrush del transformador est dado por:

= 12 20 = 20 47 1 En este caso, estara dentro del margen permitido. Sin embargo, se puede reajustar los rangos de de ajuste de la corriente del rel instantneo, por ejemplo: Corriente = 10 A, para garantizar que la proteccin sea inmune a la corriente inrush.


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Fig. 5.10 Corriente de magnetizacin En la Fig. 5.10, se muestra la grfica inrush dibujada, es el valor eficaz de la corriente inrush en funcin del tiempo.


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Laboratorio No. 6. Ajustes de la Proteccin de Distancia en Lneas de Transmisin

6.1 Introduccin El rel de distancia, es un elemento de proteccin utilizada para proteger lneas de transmisin y alimentadores. 6.2 Objetivo El objetivo del laboratorio, es verificar mediante simulacin el ajuste de los rels de distancia realizados analticamente en un sistema radial. 6.3 Sistema de Prueba En la Fig. 6.1, se muestra el diagrama unifilar del sistema de prueba, donde se instalarn dos rels de distancia tipo impedancia.

Fig. 6.1 Diagrama unifilar del sistema.

6.3.1 Datos del Sistema Los datos del sistema son: Generador Sncrono Nombre: GEN-1 Parmetro Lmites Punto de operacin = 10 = 5% = 0 = 10 = = 25 = 30% = 25 = 20 = 105 % = 0,8 " = 20% Nodos Nodo 1 Nombre: BARRA-1 = 10 Nodo 2 Nombre: BARRA-2 = 69 Nodo 3 Nombre: BARRA-3 = 69 Nodo 4 Nombre: BARRA-4 = 69 Nota. Activar: Nodo de prot. de Distancia Transformador Nombre: TRAFO-1 = 10 = 69 = 25 (1) = 2 % (1) = 8 % = 5


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Lneas Nombre: LNEA-1, = 10 , (1) = 0,1

, (1) = 0,5

Nombre: LNEA-2, = 10 , (1) = 0,1

, (1) = 0,3

Cargas Nombre: CARGA-1, = 9 = 7,5 Nombre: CARGA-2, = 9 = 7,5 6.3.2 Calculo de Flujos de Carga y Cortocircuitos Con la introduccin de datos, se procede a calcular los flujos de carga y cortocircuitos, cuyos resultados se muestran en la Fig. 6.2.

Fig. 6.2 Resultados de flujo de carga y cortocircuitos.

6.4 Eleccin de los transformadores de corrientes (TC) y potencial (TP) La eleccin de los TCs, se realiza en funcin de las corrientes nominales de las lneas donde est instalado el rel de distancia 21, asimismo se considera el crecimiento de las corrientes nominales. De los resultados, se tiene que la corriente de la LINEA-1 es = 204 y en la LINEA-2 es = 102 . Las relaciones de transformacin, son: TC-1 = = = 40.8, se normaliza y considerando el crecimiento de la demanda, se tiene: = . Es decir, corriente del primario: = 250 y = 5 . TC-2 = = = 20.4, se normaliza y considerando el crecimiento de la demanda, se tiene: = . Es decir, corriente del primario: = 150 y = 5 . La eleccin de los TPs, se realiza en funcin de las tensiones nominales de las lneas donde est instalado el rel de distancia 21. Se considera una tensin de aplicada a los rels de 115 . TP-1 = 6900 , = 115 , = = 600

TP-2 = 6900 , = 115 , = = 600


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6.5 Ajuste del Rel de Distancia Con la eleccin de los TCs y TPs, se procede al ajuste de los rels de distancia. 6.5.1 Ajuste de los Rels de Distancia 21, tipo impedancia. Rel 21 de la LINEA-1 = 1 , = 5 , = 1 + 5 = 5.0990 5.1 ZONA-1 La ZONA 1, abarca una proteccin del 80 % del tramo: = 0.8 = 0.8 5.0990 = 4.0792 4.1 = 0.8 ( + ) = 0.8 + 4 ZONA-2 La ZONA 2, abarca una proteccin del 20 % restante del tramo ms el 40 % del tramo siguiente, cuya impedancia es: = 1 + 3 . = 1 + 5 + 0.4(1 + 3) = 1.4 + 6.2 = 1.4 + 6.2 = 6.3561 6.4 ZONA-3 La ZONA 3, abarca una proteccin del 60 % restante del tramo siguiente ms un cierto porcentaje del tramo subsiguiente, como no se conoce, se supone una cobertura de un 10 % adiconal: = 1.1(1 + 5 + 1 + 3) = 1.1(2 + 8) = 2.2 + 8.8 = 1.12 + 8 = 1.1 8.2462 = 9.0708 = 9.1 Rel 21 de la LINEA-2 = 1 , = 3 , = 1 + 3 = 3.1624 3.2 ZONA-1 La ZONA 1, abarca una proteccin del 80 % del tramo: = 0,8 = 0.8 3.1624 = 2.5298 2.6 = 0.8 ( + ) = 0.8 + 2.4 ZONA-2 La ZONA 2, abarca una proteccin del 20 % restante del tramo ms el 40 % del tramo siguiente, como no se conoce la impedancia del tramo subsiguiente, se supone una cobertura de un 10 % adiconal: = 1.1(1 + 3) = 1.1 + 3.3 = 1.11.1 + 3.3 = 1.1 3.1624 = 3.4785 3.5


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6.5.2 Ajuste de los Rels 21 para la Simulacin Una de las caractersticas del rel de distancia tipo impedancia es una CIRCUNFERENCIA: con centro en el origen (punto de instalacin del rel) y radio r (Z en ). Para todas zonas de proteccin se emplea la Caracterstica para ajuste: CIRCULO. RELE 21 LINEA-1 Activar: Usar TC/TP de la red Zona 1 Tipo: Circulo Centro R (ohm) = 0 Centro X (ohm) = 0 Radio (ohm) = 4,1 Zona 2 Tipo: Circulo Centro R (ohm) = 0 Centro X (ohm) = 0 Radio (ohm) = 6,4 Zona 3 Tipo: Circulo Centro R (ohm) = 0 Centro X (ohm) = 0 Radio (ohm) = 9,1

RELE 21 LINEA-2 Activar: Usar TC/TP de la red Zona 1 Tipo: Circulo Centro R (ohm) = 0 Centro X (ohm) = 0 Radio (ohm) = 2,6 Zona 2 Tipo: Circulo Centro R (ohm) = 0 Centro X (ohm) = 0 Radio (ohm) = 3,4

6.5.3 Caractersticas de los Rels de Distancia Instalados En la opcin del men: Anlisis/Proteccin de Distancia/Dispositivos de Proteccin Se muestran los rels de distancia utilizadas en la red elctrica. En la Fig. 6.3, se muestra la pantalla donde pueden visualizar las caractersticas de los diferentes rels del sistema elctrico.


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Fig. 6.3 Caractersticas R-X del rel 21, tipo impedancia: Zonas 1, 2 y 3.

6.5.4 Programacin de Disparos En la opcin del men: Anlisis/Proteccin de Distancia/Programacin de Disparo Se muestran la Programacin de Disparo de los rels de distancia utilizadas en la red elctrica. Inicialmente no se muestra ninguna programacin de disparo. En el men Programacin de Disparo/Adicionar aparece una ventana donde se llena el nombre de la grfica, el ttulo del mismo. Se insertan la caracterstica del rel (o los rels que deben coordinar) t-Z, tambin se inserta los nodos donde tiene nodos con prot4eccin de distancia. Se puede editar los valores del rel o sus ajustes. Antes de cerrar, es necesario recalcular. En la Fig. 6.4, se muestra la pantalla donde pueden visualizar el men de la Programacin de Disparos para insertar, eliminar: rels y nodos, asimismo editar los parmetros del rel, asimismo, editar ajuste de valores del rel.


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Fig. 6.4 Programacin de disparo.

En este caso, interesa visualizar las caractersticas de tiempo versus impedancia (t-Z) del rel 21 de las lneas 1, 2 en forma separada y la grfica de coordinacin de los rels de las dos lneas de transmisin en forma conjunta. En la Fig. 6.5, se visualiza las caractersticas t-Z del rel de distancia 21 de la lnea 1. En la Fig. 6.6, se visualiza las caractersticas t-Z del rel de distancia 21 de la lnea 2. En la Fig. 6.7, se visualiza las caractersticas t-Z del rels de distancia 21 de las lneas 1, 2.

Fig. 6.5 Programacin de disparo del rel 21 de la lnea 1.


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Fig. 6.6 Programacin de disparo del rel 21 de la lnea 2.

Fig. 6.7 Programacin de disparo del rels 21 de las lneas 1 y 2.

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