CAPACITACION PROTECCIONES ELECTRICAS - …

1 PROTECCIONES EL CTRICAS ARTICULO ESCRITO POR EL INGENIERO RENZO TAMASCO AMADOR ING DE PROTECCIONES COLOMBIA AGOSTO DE 2007 TABLA DE CONTENIDO 1. INTRODUCCI 1 2. EQUIPOS DE PROTECCI N .. 2 3. ZONAS DE PROTECCI N .. 3 4. CONFIABILIDAD .. 4 Dise o .. 5 Ajustes .. 5 Pruebas .. 5 Deterioro .. 5 5. 5 Tiempo de coordinaci n ..5 Sistemas unitarios .. 6 6. ESTABILIDAD .. 6 7. 6 8. 6 9. PROTECCI N PRINCIPAL Y DE RESPALDO .. 6 10. DISPOSITIVOS DE SALIDA DE LOS REL S .. 7 Sistemas de contacto .. 7 11. TECNOLOG AS DE REL 8 Rel s electromec nicos .. 8 Rel s est ticos .. 9 Rel s digitales y rel s num 9 12. TRANSFORMADORES DE MEDIDA .. 11 Transformador de Potencial (TP) .. 11 Transformador de Corriente (TC).. 12 13. PROTECCIONES EN DISTRIBUCI 13 Protecci n de sobrecorriente.

2 14 Protecci n de sobre o bajo voltaje .. 18 Protecci n de sobrecorriente 18 Protecci n diferencial de 22 Protecci n distancia .. 24 Protecci n de baja frecuencia .. 30 Recierre autom tico .. 31 14. COORDINACI N DE PROTECCIONES DE SOBRECORRIENTE .. 35 Discriminaci n por tiempo.. 35 Discriminaci n por corriente.. 35 Discriminaci n por tiempo y 36 Aplicaci n del disparo por sobrecorriente instant nea .. 44 INDICE DE FIGURAS Figura 1. Zonas de protecci 3 Figura 2. Interruptor en zonas 3 Figura 3. Zonas de protecci n reales en un 4 Figura 4. Zonas de protecci n en un sistema de 4 Figura 5. Rel electromec nico de tiempo instant 8 Figura 6. Rel electromec nico 8 Figura 7. Diagrama de bloques de un rel num 10 Figura 8. Transformador de 11 Figura 9.

3 Transformador de 12 Figura 10. Curvas normalizadas de tiempo 16 Figura 11. Curvas de tiempo inverso con diferente 17 Figura 12. Diagrama de conexi n de rel s de 18 Figura 13. Diagrama de conexi n de dos de rel s de fases y un rel de 18 Figura 14. Conexi n cuadratura para rel 19 Figura 15. Conexi n cuadratura caracter stica 30 .. 19 Figura 16. Conexi n cuadratura caracter stica 45 .. 20 Figura 17. Conexi n delta abierta para obtener voltaje 21 Figura 18. Conexi n de una protecci n diferencial de 22 Figura 19. Protecci n diferencial de transformador falla 22 Figura 20. Protecci n diferencial de transformador falla 22 Figura 21. Protecci n diferencial con transformadores de adaptaci 24 Figura 22. Caracter stica t pica de tiempo/distancia para la protecci n de 26 Figura 23.

4 Protecci n distancia - caracter stica 28 Figura 24. Protecci n distancia caracter stica 29 Figura 25. Operaci n de un esquema de recierre autom tico sencillo para una falla 33 Figura 26. Operaci n de un esquema de recierre autom tico sencillo para una falla Figura 27. Curvas inversas para dos rel s a distinto nivel de tensi 39 1 1. INTRODUCCI N El objetivo de un sistema el ctrico de potencia es generar y suministrar la energ a el ctrica a los consumidores. El sistema debe estar dise ado y operado para entregar esta energ a a los puntos de utilizaci n tanto con confiabilidad como con econom a. Si los cortes de energ a son frecuentes o prolongados, se ve afectada la rutina normal de la sociedad, por lo que se debe hacer nfasis en la confiabilidad y seguridad del suministro.

5 Ya que los requerimientos de confiabilidad y econom a son ampliamente opuestos, el dise o del sistema de potencia es inevitablemente un compromiso. Un sistema de potencia comprende diversos elementos. Muchos de estos elementos son muy costosos, por eso el sistema de potencia representa una gran inversi n de capital. Para maximizar el retorno de esa inversi n, el sistema debe utilizarse en lo posible, dentro de los controles aplicables de seguridad y confiabilidad del suministro. M s importante, sin embargo, es que el sistema de potencia debe ser operado de una forma segura todo el tiempo. No importa qu tan bien dise ado sea, las fallas siempre ocurrir n en un sistema de potencia, y estas fallas pueden representar un peligro para las personas y/o para las propiedades.

6 El poder destructivo del arco de una falla de alta corriente es bastante elevado; puede fundir los conductores o soldar las l minas del n cleo de los transformadores o generadores en un tiempo muy corto, en tiempos de milisegundos. A n lejos de la falla misma, las altas corrientes de falla pueden causar da o en una planta si ella contin a por m s de unos pocos segundos. La provisi n de una protecci n adecuada para detectar y desconectar elementos del sistema de potencia en el evento de una falla es por lo tanto una parte integral en el dise o del sistema de potencia. Solo de esta manera se pueden cumplir los objetivos del sistema de potencia y la inversi n puede estar protegida. Esta es la medida de la importancia de los sistemas de protecci n aplicados en los sistemas de potencia.

7 La funci n principal de un sistema de protecci n es detectar y aislar las fallas que ocurren en el sistema de potencia. La cantidad de fallas que ocurren en el sistema depende del elemento fallado. ELEM EN TOFALLAS %L neas de tr ansm isi n a tier r aL neas de transm isi n m s de una faseCabl eEquipos de ManiobraEquipos de Generaci nEquipos de transform aci nRedes de Distribuci n28591071229 22. EQUIPOS DE PROTECCI N Las definiciones siguientes son utilizadas generalmente en relaci n con la protecci n del sistema de potencia: Equipo de protecci n: un conjunto de dispositivos de protecci n (rel s, fusibles, etc.). Se excluyen dispositivos como TC s, mini interruptores, contactores, etc. Sistema o esquema de protecci n: un conjunto completo de equipos de protecci n (rel s) y otros dispositivos (TP's, TC s, bater as, mini interruptores, etc.)

8 Requeridos para lograr una funci n espec fica con base en la protecci n principal. Para cumplir los requerimientos de protecci n con la rapidez ptima para los diferentes tipos de configuraciones, condiciones de operaci n y caracter sticas de construcci n del sistema de potencia, ha sido necesario desarrollar muchos tipos de rel s que respondan a varias funciones de las variables del sistema de potencia (corriente, voltaje, frecuencia, potencia, impedancia, etc.) Por ejemplo, la medida de la magnitud de la corriente de falla es suficiente en algunos casos, pero la medida de la potencia o la impedancia puede ser necesaria en otros casos. Frecuentemente los rel s miden funciones complejas de las variables del sistema de potencia, las cuales solamente se pueden leer o expresar de forma gr fica o matem tica.

9 Los rel s se pueden clasificar de acuerdo con la tecnolog a utilizada: Electromec nico. Est tico. Digital. Num rico Estos diferentes tipos tienen capacidades distintas, debido a las limitaciones de la tecnolog a utilizada. En muchos casos no es posible proteger contra todas las fallas con un rel que responda a una sola variable del sistema de potencia. Se requiere un arreglo que utilice diferentes variables. En este caso, se pueden usar varios rel s que respondan a una sola variable, o m s com nmente, un solo rel que contenga varios elementos, cada uno respondiendo a una variable distinta. 3 3. ZONAS DE PROTECCI N Para limitar la porci n del sistema de potencia que es desconectada cuando ocurre una falla, las PROTECCIONES son implementadas en zonas.

10 El principio est mostrado en la figura 1. Figura 1. Zonas de protecci n Idealmente las zonas de protecci n deben superponerse, de tal forma que ning n rea del sistema de potencia quede desprotegida. Esto se muestra en la figura 2, donde el interruptor est incluido en ambas zonas. Protecci ndebarraProtecci ndel neaFigura 2. Interruptor en zonas superpuestas Por razones pr cticas f sicas y econ micas, este ideal no siempre se consigue. En la mayor a de los casos, los transformadores de corriente solamente est n disponibles a un lado del interruptor, como en la figura 3. 4 Protecci n de barraProtecci n de l neaF Figura 3. Zonas de protecci n reales en un interruptor En este caso hay una zona entre el interruptor y los transformadores de corriente que no est completamente protegida en caso de una falla en dicha zona.