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TESIS

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by

Cindy Palacios

on 25 January 2013

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Transcript of TESIS

La función 46 del relé es de alarma, ayuda a obtener mayor sensibilidad en la protección cuando hay corrientes de falla de fase (línea a línea). En el circuito de secuencias tenemos:





 La función 46 observa solo la magnitud de la corriente de secuencia negativa del sistema y operara para el 58% de la corriente una falla de línea a línea. Teniendo en cuenta, que cuando hay corrientes desbalanceadas:


Entonces, es la corriente de secuencia negativa que será ajustada para dar señal de alarma en caso de desbalances en el sistema. Por lo tanto:
Siendo la corriente esperada en el neutro debido a los desbalances producidos en el sistema. Entonces, la corriente vista por el relé, en el secundario del transformador de corriente será:
 

Ajuste del relé: La protección de sobrecorriente instantánea opera de forma inmediata una vez que la corriente de falla, en cualquiera de las fases, alcance el valor ajustado. Este ajuste es un múltiplo de la corriente de puesta en trabajo de la función 51 del relé.
Corriente de falla máxima en la barra de 13,8 KV:
La mínima corriente de operación del relé:



  Ajuste del relé:


Corriente de falla máxima en la barra de 69 KV:
La mínima corriente de operación del relé:



Ajuste del relé: La protección de sobrecorriente de tiempo inverso mide permanentemente la corriente de cada fase con el fin de detectar corrientes de falla y operar al exceder el umbral de ajuste de disparo con retardo de tiempo.
Se ha seleccionado la curva de tiempo con característica de sobrecorriente de tiempo extremadamente inverso con dial de tiempo o retardo de 1. 
Corriente de máxima carga en 13,8 KV:

La mínima corriente de operación del relé:

 Ajuste del relé:

Corriente de máxima carga en 69 KV:

La mínima corriente de operación del relé:

 Ajuste del relé: 3) Calcular las corrientes de restricción usadas en el relé luego de la compensación interna. Entonces, la corriente de restricción del lado de alta y baja se pueden calcular de acuerdo al factor de compensación interna que encontramos en el manual del TPU 2000 R:




Con estos valores se debe escoger los ajustes del TAP del lado de alta y baja que poseen pasos de 0,1 A por lo que se tomaron los valores de Th=2 A y Tl=9 A. Las normas IEC establece los rangos de selección de los TCs, tanto para protección como para medición; para cuando se utiliza como protección el rango es 600 a 2500 de corriente nominal en el primario del TC.
Las máximas corrientes de carga en el transformador son:





Basado en lo anterior se ha seleccionado TCs de 600:5 para el lado de 69 KV y 1200:5 para el lado de 13,8 KV. Para que no ocurran falsos disparos de protecciones, errores de medición, activaciones innecesarias de alarmas, entre otras; se debe realizar un mantenimiento preventivo cada cierto tiempo a la subestación y no un mantenimiento correctivo. Para obtener las corrientes de cortocircuito necesarias para la coordinación de protecciones, es preferible calcular las corrientes de falla para cada alimentadora en el lugar donde se va a ubicar el fusible, y coordinarlo con el reconectador, mas no tomar las corrientes de falla que se producen en la salida de la subestación; esto debido a que la diferencia entre ambas corrientes de falla es significativa a medida que aumenta la distancia a la cual se encuentra la falla partiendo desde la subestación. Recomendaciones En coordinación de protecciones es muy acertado, respecto a eficiencia, usar relés con tecnología nueva en la protección del sistema eléctrico, ya que un único dispositivo tiene diferentes funciones incorporadas, incluso la protección puede extenderse a toda una subestación. Como es el caso del relé TPU2000R, que además de protección diferencial, sirve como protección de respaldo para fallas externas de cortocircuito. La protección de respaldo es importante para evitar daños en el transformador o equipos conectados al sistema eléctrico, en caso de fallar la protección primaria. Para los análisis de falla de cortocircuito en las alimentadoras, se observó que para el calibre de conductor escogido, las corrientes de falla decrecen a medida que se alejan de la subestación; esto se debe a la impedancia del conductor. Lo cual, es favorable porque la corriente de falla es amortiguada y nos permite una mejor coordinación entre fusible y reconectador. El estudio de Corto Circuito hecho dentro de la subestación, para las barras de 69 KV y 13,8 KV en condiciones de mínima y máxima carga, ha sido considerado para determinar el rango de coordinación entre las protecciones del sistema; logrando obtener un intervalo de coordinación entre 0,1 a 0,2 segundos en el punto de máxima falla en la ubicación del interruptor. La coordinación debe permitir el despeje oportuno y selectivo de fallas en el sistema. En base a los resultados del flujo de carga de las alimentadoras en condición de máxima demanda la mayor corriente de carga es 247 Amp y la mínima corriente es 84 Amp, para un conductor de calibre 336,4 AWG en la troncal, se concluye que no existe sobrecarga alguna puesto que su capacidad de corriente es de 471 Amp, esto deja un margen de seguridad para amplias variaciones de corriente sin afectar al conductor y la posibilidad de transferir de carga de una alimentadora a otra. El análisis de flujo de potencia simulado de la subestación de distribución “Alborada 1” sirvió para conocer cuáles son los requerimientos de potencia y corriente en cada una de las cuatro alimentadoras, así como para notar que el transformador de potencia con capacidad de 18 / 24 MVA, trabaja con 91% de su capacidad nominal OA en condiciones de máxima carga, datos necesarios en la selección de los ajustes de las protecciones; los cuales deben permitir condiciones transitorias normales de operación como las corrientes de magnetización de transformadores y grandes cargas. Resultados de la Coordinación de la Subestación de Distribución Alborada 1. Protección de corrientes desbalanceadas (46). Protección de sobrecorriente de tiempo inverso de fase (51P). Para la protección de las acometidas del Sistema de Distribución se han utilizados unidades de sobrecorriente que cumplen los siguientes criterios:
Selectividad: Cada relé o elemento de protección operar en su zona protegida. 
Respaldo: Los Relés dan protección primaria en la zona protegida y protección de respaldo a la zona adyacente.
Tiempo de operación: El tiempo de operación se ha ajustado para cumplir los criterios de selectividad y respaldo. 
Simplicidad: La protección cumple este criterio, evitando la redundancia de la protección en las zonas protegidas.
Considerando el estándar de IEEE para la coordinación de sobrecorriente de relés digitales, se ha considerado un Intervalo de Coordinación entre 0,2 a 0,25 segundos en el punto de coordinación correspondiente a la contribución de la corriente de falla en la ubicación del Relé. Selección de los transformadores de corriente (TC) Coordinación Resultados del estudio de cortocircuito Resultados del estudio de flujo de carga Conclusiones Resumen de ajustes Selección de fusibles para protección de carga Reglas para la selección de fusibles:
1,5 In para circuitos no inductivos
2,0 In para circuitos normales
2,4 In para circuitos con arranques de motores
3,0 In para circuitos con sobrecargas esperadas Relé de Protección 86 El relé de disparo y bloqueo 86 puede ser del tipo electromecánico y energizarse cuando operen los relés principales de protección. Debe alimentarse mediante una fuente de corriente continua. Se lo utiliza como un relé auxiliar para realizar disparos definitivos del interruptor, es decir, con disparo sostenido y bloqueo. Protección de sobrecorriente instantáneo de fase (50P). Protección diferencial 87T. Entonces, tenemos los siguientes porcentajes:

Corriente Inrush del transformador 5,2%
Error de los CTs 5 %
Cambiador de TAPS 10 %
Mismatch 3,915%

Estos porcentajes suman un total de 24,11%, por lo cual, el ajuste de nuestra pendiente para el relé diferencial será HU 30%, con una corriente de operación fija a 0,3 por unidad de la toma. Protección diferencial 87T. Para realizar los ajustes del relé:
1) Determinar el desfase del transformador de potencia entre los lados de alto y bajo voltaje: para la conexión delta - estrella la corriente del primario atrasa en 30 grados a la corriente del secundario. En un relé diferencial no hay sobrecorriente para operar la bobina, sino que en su lugar calcula la corriente de operación como la suma fasorial de las corrientes de restricción en por unidad de sus propios TAPS. La selección de la pendiente y los ajustes para la protección diferencial dependen del análisis de los errores de ángulo, errores de los instrumentos de medición, operaciones en el transformador como cambios de TAPs o funcionamiento en vacío. Protección diferencial 87T. Selección de los transformadores de corriente (TC) Según la norma C57. 13-1993 ANSI /IEEE Standard, “Requirements For Instrument Transformers”, el transformador de corriente se escoge de manera que, es necesario aproximar la corriente en su secundario cercana a 5 A con corriente de carga máxima, manteniendo la corriente de falla pasante menor a 100 A en el secundario para evitar que se produzca una diferencia de potencial tan grande que sature al CT. En condiciones de Mínima Generación. En condiciones de Máxima Generación. Esquema de presentación Descripción
Resultados de Flujo de Potencia
Resultados del Análisis de Cortocircuito
Coordinación
Conclusiones
Recomendaciones Reconectadores Con el criterio que el reconectador debe operar la curva rápida antes que el fusible se queme, y que el fusible debe fundirse en la curva lenta del reconectador; se ha seleccionado dos operaciones rápidas y dos lentas. El reconectador detecta las corrientes excesivas en el sistema de distribución e interrumpe el circuito para despejar las fallas. Se vuelve a conectar de modo automático si la falla es temporal. El reconectador hace varios intentos de despejar y volver a conectar la alimentación al circuito. Si la falla persiste, el reconectador se bloquea. Los reconectadores usados por la empresa eléctrica de Guayaquil son de marca Cooper de tipos VWE con interrupción en vacío. El control de las alimentadoras es de marca Cooper de forma 6. Esquema de alivio de carga por baja frecuencia propuesta por el Cenace.
Vigencia: Octubre 2012 – Marzo 2013 Protección de sobrecorriente de tiempo inverso de neutro (51N). Para el valor de arranque de los relés de sobrecorriente de tierra se puede elegir un tap de valor inferior a las corrientes normales de carga, debido a que su alimentación proviene de las corrientes de secuencia cero. Según el libro de Subestaciones de Alta y Extra Alta Tensión de Carlos F. Ramírez tenemos que el relé se lo puede ajustar entre el 20% y el 40% de la corriente de operación, para este caso se ajustó a un valor de 40% de la corriente nominal del transformador, dado que los niveles de desbalance esperados en subestaciones son altos cuando hay pérdida de carga por despeje de fallas en ramales. Protección diferencial 87T. La gráfica de la característica diferencial del relé Protección diferencial 87T. 2) Teniendo la conexión de los secundarios del transformador de corriente, calculamos las corrientes que van hacia el relé en el lado de alta y baja. Como ambos secundarios están conectados en estrella, no es necesario modificar la magnitud de las corrientes. Para que opere el relé, la corriente de operación debe ser mayor que la mínima corriente de puesta en trabajo. El punto de operación para la pendiente de porcentaje ajustable se alcanza cuando la diferencia entre las dos corrientes de restricción, expresada como porcentaje de la menor corriente de restricción, excede el ajuste de la pendiente de porcentaje. Selección de los transformadores de corriente (TC) DIAGRAMA UNIFILAR DE ALIMENTADORA SATIRION DIAGRAMA UNIFILAR DE ALIMENTADORA BENJAMÍN CARRIÓN La subestación Alborada 1 es alimentada por la Subestación de Transmisión Policentro a nivel de 69 KV con conductor # 4/0 ACSR. Tiene un transformador de potencia que reduce el voltaje de 69KV a 13,8 KV, con capacidad de 18/24 MVA, refrigeración tipo OA/FA, conexión Δ-Y Ү; se encuentra protegido por relé TPU- 2000R. Dentro de la subestación, se encuentra el patio de 13,8 KV cuya configuración de conexión es de Barras Principal y Barra de Transferencia. Determinar el ajuste de los equipos de protección, los cuales son establecidos considerando el sistema bajo condiciones de falla.
Determinar la coordinación del sistema de Protecciones de la subestación de distribución Alborada 1. Objetivos Curvas dibujadas en CYMTCC 4.5R13.

El rango coordinación es para corrientes de fallas desde 7558,11Amp hasta 10118,4 Amp. Ajuste de disparo de frecuencia: 15 – 6 – 3 – 12
Ajuste de retardo de tiempo en ciclos: 0 – 4 En el caso de la subestación Alborada, el relé de frecuencia se encuentra ajustado al 4to paso de frecuencia, 59 Hz. Esquema de alivio de carga por baja frecuencia de la Eléctrica de Guayaquil. Cuando existe pérdida de generación ya sea nuestra o comprada, la frecuencia disminuye rápidamente y alcanza valores que desestabilizan la operación del sistema y reducen la vida útil de los equipos eléctricos. En este caso no son suficientes las reservas de regulación de frecuencia; por tal motivo se implementan esquemas automáticos de desconexión de carga por baja frecuencia. El relé de frecuencia instalado en la subestación de Distribución Alborada es ABB 1Circuit Shield Type 81. Están provisto de medios para seleccionar operación de baja frecuencia o de sobre frecuencia. Relé de frecuencia Relé TPU 2000R Las funciones principales del relé TPU 2000R tenemos:
Protección diferencial.
Sobrecorriente de tiempo inverso.
Sobrecorriente Instantáneo.
Corrientes desbalanceadas. La protección del Transformador se la realiza utilizando el relé TPU 2000R de marca ABB, el cual es un relé digital orientado a la protección de transformadores trifásicos de transmisión y distribución de energía. El TPU2000R es conectado a transformadores de corriente (TCs) con secundario de 5 A. A más de ofrecer protección diferencial, es usado como protección de respaldo de sobrecorriente para fallas externas. El TPU2000R tiene restricción armónica, e impide la operación con irrupción o flujo magnetizante y sobreexcitación. DIAGRAMA UNIFILAR DE ALIMENTADORA TANCA MARENGO Este es un buen porcentaje de error, ya que para relés diferenciales de transformador teniendo características porcentuales entre 20% y 60%, el 3,915% provee un amplio margen de seguridad. Esto según el libro Protective Relaying Principles and Applications. J. Lewis Blackburn. Protección diferencial 87T. El porcentaje de error intrínseco en la selección del TAP para la corriente nominal se puede calcular con la siguiente ecuación: DIAGRAMA UNIFILAR DE ALIMENTADORA ALBORADA Selección de fusibles para protección de Banco de Capacitores  
Los bancos de capacitores monofásicos de 200 KVAR.


  INFORME DE MATERIA DE GRADUACIÓN Profesor de la Materia de Graduación
Ing. Msc. Juan Saavedra Presentado por:
Gustavo Adolfo Castro Hanna
Cristian Javier Galarza Campoverde
Cindy Vanessa Palacios Brito ESTUDIOS DE COORDINACION DE LAS PROTECCIONES POR METODOS COMPUTARIZADOS APLICADOS A LA
SUBESTACION DE DISTRIBUCION ALBORADA 1 Satirión Tanca Marengo Benjamín Carrión Alborada BARRA 2 BARRA 1 Flujo de potencia para carga máxima Zonas de Protección Zonas de Protección Zonas de Protección ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN Descripción ESQUEMA DE PROTECCIÓN
DE LA SUBESTACIÓN Ahora, la corriente de falla que pasa por el secundario de los transformadores de corriente será: Coordinación de las Protecciones del Sistema de Distribución. Se recomienda colocar intellirupters en los ramales con mayor estadística de fallas para incrementar la selectividad y la continuidad del servicio. 1: Fusible
2: Reconectador COOPER
3: Relé ABB TPU 2000R (13,8 KV)
5: Relé ABB TPU 2000R (69 KV)
4: Curva de daño del transformador de potencia.
Punto de irrupción: Corriente magnetizante de irrupción “Inrush” a 0.1 segundos varia de 7000A – 8000A. 1004 Amp
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