iii unidad protecciones electricas

7/24/2019 III Unidad Protecciones electricas

1/17

Protecciones de Sistemas Elctricos de Potencia Ing. Civil

III UNIDAD

PROTECCIONES DIFERENCIALES

3.1. Introduccin

Las protecciones diferenciales basan su funcionamiento en la comparacin de las corrientesque entran y salen de un equipo. Su aplicacin tiene pocas limitaciones, siendo la principal

de ellas, la distancia que separa a los transformadores de corriente, ya que mientras mas se-

parados se encuentren, mayor ser el burden que representan los conductores de interco-nexin. Por razones prcticas y econmicas, el rel diferencial se usa para la proteccin de

mquinas sincrnicas y asincrnicas, transformadores de poder, barras de subestaciones

(SS/EE) y lneas cortas, siempre que su potencia sea importante. (Usualmente sobre unos 5

a 8 MVA). En el caso de lneas largas, el problema de la lejana fsica de los extremos cu-yas magnitudes deben compararse se ha subsanado de diferentes maneras dando origen alas protecciones de hilo piloto (alambre o cable de fibra ptica), va carrier (30-200 kHz),

microondas (sobre 900 MHz).

En el esquema de la Figura 3.1 se puede apreciar que la corriente que detecta el rel dife-

rencial R, en las condiciones indicadas, es igual a cero. Al ocurrir una falla, sea monofsica,bifsica o trifsica, en la zona protegida (entre los TT/CC), se produce un desequilibrio que

hace fluir una corriente diferencial Id distinta de cero, por el rel R, de modo que ste da la

orden de abrir el interruptor correspondiente.

Fig.3.1 Diagrama esquemtico de un rel diferencial

La proteccin diferencial, por lo tanto, resulta ser eminentemente selectiva, ya que no res-

ponde a fallas que no estn comprendidas en su zona de influencia, es decir entre los dosjuegos de transformadores de corriente. Por esta razn, no necesita ser coordinada con otras

protecciones, como las de sobrecorriente por ejemplo; como adems, es independiente de la

corriente de carga circulante, puede tener un pick-up muy bajo y ser tericamente instant-nea.

La proteccin diferencial se construye de diversas formas utilizando distintos principios ycon diferentes prestaciones. Entre los rels ms utilizados se pueden mencionar: Los de tipo

Prof. Ismael Campillay M. 84


2/17


disco de induccin (IJD y STD, ambos de porcentaje, donde el segundo tiene restriccin dearmnicos), tipo copa de induccin (CFD, utilizado en la proteccin de mquinas rotato-

rias), los basados en microprocesador, como el DTP que proporciona funciones de protec-

cin diferencial (87) y respaldo (87R) para transformadores de poder, de frenado por arm-nicos, filtrado digital de la componente de secuencia cero, sistema interno de compensacin

de fase con la obtencin de las corrientes de cada devanado y fase, a partir de las corrientesde lnea, Monitoreo, Registro y Anlisis. Todos ellos son fabricados por la General Electric.

3.2. Proteccin Diferencial de Barras

Una de las aplicaciones de la proteccin diferencial es la de proteger las barras de una sub-

estacin, donde las fallas normalmente suelen ser bastante severas. Dada su selectividadinherente, pueden ajustarse de modo que despeje la falla rpidamente a fin de evitar mayo-

res daos y un compromiso mayor de las instalaciones.

La proteccin diferencial de barras rene las corrientes de todas las lneas que llegan o sa-

len de la barra, de modo que la suma instantnea de ellas es siempre igual a cero, en condi-ciones normales, tanto en trminos primarios como secundarios.

En la Figura 3.2 se muestra el esquema diferencial de una subestacin a cuya barra llegancinco lneas, donde se puede apreciar que si todos los TT/CC tienen la misma razn de

transformacin (50/5, en este caso) y se conectan de acuerdo con la Figura; cuando la suma

de las corrientes que entran y salen de la barra es cero, la corriente por el rel R es igual acero. Conviene hacer notar que, a pesar de que la lnea 3 est abierta, no afecta a dicho

equilibrio, ya que la impedancia que ofrecen sus transformadores de corriente (de excita-

cin), es mucho mayor que la del resto del sistema.

Fig. 3.2 Proteccin Diferencial de Barras



3/17


En el caso de ocurrir una falla en la barra se romper el equilibrio y el rel dar orden deabrir a todos los interruptores de sta.

En algunas barras de SS/EE y lneas cortas de transmisin, la proteccin diferencial estconstituida por un rel de sobrecorriente tipo disco de inducccin, ajustado en un tap de

4 A, con lever lo mas bajo posible para lograr una operacin rpida. En subestaciones im-portantes donde se requieren tiempos muy cortos de despeje, se usan elementos de alta ve-

locidad y muy sensibles, tales como: rels del tipo telefnico, polarizados o de estado sli-do.

Como la proteccin diferencial es selectiva, no debera operar para fallas externas a la zonaprotegida. En la prctica esto no es totalmente cierto ya que las elevadas corrientes de falla

que pueden producirse en las cercanas de la proteccin dan origen a corrientes diferen-

ciales por razones tales como: Errores de razn de los TT/CC; distinto factor de sobreco-rriente de stos (an con burden nominal) y por diferencias en el burden que tienen conec-

tado. Por tales razones, ha sido necesario insensibilizar estos rels para que operen slo

cuando la corriente diferencial alcance un cierto valor que es un porcentaje de la corriente

por fase. A estos rels se le denomina rels diferenciales de porcentaje.

3.3. Proteccin Diferencial de Porcentaje

El elemento de medida de estos rels compara las corrientes que entran con las que salen

del equipo de tal manera que cuando la diferencia entre stas alcance un valor igual o supe-

rior a un porcentaje dado de la corriente menor, el torque de operacin es mayor que el deretencin, produciendo la operacin del rel.

Los rels diferenciales de porcentaje, tienen en cada fase una unidad de medida de tres en-

rollados: dos de retencin y uno de operacin dispuestos como se muestra esquemtica-mente en la Figura 3.3.

Fig. 3.3 Diagrama circuital de un rel diferencial de porcentaje

Cuando no hay falla interna, las corrientes secundarias I1 e I2 son iguales, la corriente dife-

rencial Id, es igual a cero y por lo tanto, el torque de operacin es igual a cero, mientras que



4/17


el torque de retencin es mximo con las dos corrientes en el sentido indicado y con el mis-mo valor. En condiciones de falla interna, las corrientes I1 e I2 cambian, por lo general, en

magnitud y fase; la corriente diferencial aumenta, por lo que la bobina de operacin produ-

ce torque en el sentido de cerrar los contactos del rel. El torque de retencin disminuye yaque a lo menos una de las corrientes baja significativamente su valor.

En resumen, en condiciones de falla el torque de operacin se hace mayor que el de reten-

cin producindose la operacin de la proteccin. Los rels electromecnicos de este tipo seconstruyen generalmente como elementos tipo disco o cilindro de induccin. A manera de

ejemplo, se analizar el rel diferencial de porcentaje tipo disco de induccin.

3.4 Rel diferencial de porcentaje tipo disco de induccin

El elemento de medida de este tipo de rel es semejante al de un rel de sobrecorriente tipo

disco de induccin con espiras en cortocircuito, con la diferencia que el comparador est

compuesto de dos unidades: una de operacin y otra de retencin, tal como se muestra en la

Figura 3.4.

Fig. 3.4 Diagrama esquemtico de un rel diferencial de porcentaje tipo disco de induccin

Para la figura 3.4 se puede escribir:

2

21

2

d

2

ddop )II(NK)IN(KT == (3.1)

2

2211tRe )ININ(KT += (3.2)

Para que el rel opere, es necesario que el torque de operacin TOPsea mayor que el de re-

tencin TRet, es decir:

2

2211

2

21

2

d )ININ(K)II(NK +> (3.3)

o bien:



5/17


d

2

2d

11

2

21

N

N

IN

IN

I

II+>

(3.4)

En condiciones muy cercana a la operacin, I1> I2pero considerando I1I2se tiene que:

d

21

2

21

N

NN

I

II

s

+=

= (3.5)

Donde s (slope) es la pendiente de la curva de operacin del rel, denominada tambin

sensibilidad o por ciento de sensibilidad cuando la expresin (3.5) se multiplica por100.

La Figura 3.5 muestra la caracterstica de este rel, para una pendiente del 10 %. La lnearepresenta el lmite de operacin, por lo que el rel operar cuando el punto de trabajo se

encuentre sobre ella. En la zona de I2pequeas, la caracterstica se desprende de la recta

que pasa por el origen, por cuanto, debido a la accin del resorte antagnico, hay un torquemnimo capaz de vencer su accin.

Fig. 3.5 Caracterstica de operacin del rel diferencial de porcenta-

je tipo disco de induccin

Variando la relacin entre (N1+N2) y Ndse puede cambiar la pendiente de rel. Los por-

centajes recomendados dependen del tipo de mquina. Se acostumbra a usar 10 y 25 % paramquinas rotatorias y 15, 25, 40 y 50 % para transformadores de poder. Cuando se aplica el

rel tipo disco de induccin a generadores, la bobina de operacin est conectada en el pun-to medio de una nica bobina de retencin; por lo tanto, el torque de retencin, segn (3.2),depende del promedio de las corrientes de cada entrada del equipo.



6/17


3.5 Proteccin Diferencial para Mquinas Rotatorias

3.5.1 Proteccin Diferencial Longitudinal

La proteccin diferencial es la mejor forma de proteger el estator de un alternador contra

fallas entre fases y a tierra. Sin embargo, para fallas a tierra, la efectividad de la proteccin

depende de la impedancia de la puesta a tierra, puesto que segn sea el valor de ella, una

parte del enrollado queda sin proteccin. Por otra parte, la proteccin diferencial no protegecontra cortocircuitos entre espiras de una misma fase. Las Figuras 3.6 a 3.9 muestran dife-

rentes conexiones de la proteccin diferencial aplicada a generadores, segn la conexin de

sus enrollados. Conviene indicar que en el caso de la Figura 3.7, el rel protege slo contrafallas monofsicas.

Fig. 3.6 Proteccin Diferencial longitudinal aplicada a un generador co-

nectado en estrella a tierra

Fig. 3.7 Proteccin Diferencial contra fallas a tierra.



7/17


Fig. 3.8 Proteccin Diferencial aplicada a un generador conectado en delta con TTCC en estrella.

Fig. 3.9 Proteccin Diferencial aplicada a un generador conectado en delta, con TTCC en delta y

estrella.

Por otra parte, en muchos casos el alternador con su transformador elevador se encuentran

conectados slidamente formando un solo conjunto, sin interruptores ni desconectadores

intermedios. En estos casos se suelen utilizar dos protecciones diferenciales del tipo longi-

tudinal: una llamada corta que abarca slo el alternador y otra llamada larga que abarcadesde el neutro del alternador hasta el secundario del transformador de poder.



8/17


3.5.2 Proteccin diferencial transversal

Por razones de conveniencia de diseo, los estatores de los alternadores se construyen, enalgunos casos, con dos enrollados trifsicos idnticos conectados en paralelo. Se les deno-

mina, de fase partida y es usual en grandes alternadores, donde la proteccin diferencial se

consigue mediante la disposicin de los transformadores de corriente en los extremos de los

dos enrollados, tal como se muestra en la Figura 3.10.

Fig. 3.10 Proteccin diferencial transversal aplicada a un alternador de fase partida

Cuando se trata de mquinas de gran tamao, se puede dar el caso de una proteccin dife-

rencial combinada, como se muestra en la Figura 3.11, donde se puede apreciar que la pro-

teccin diferencial principal est conectada a los TTCC de 1500/5, de modo que por lasbobinas de retencin de los rels 87F circulan normalmente las corrientes secundarias de

las fases correspondientes. Al ocurrir una falla monofsica, por ejemplo en el punto A de la

fase N 1 a tierra, circular una corriente por la parte de la fase N 1 afectada, proporcional

al voltaje generado por la seccin de enrollado no afectado y que se cierra por la conexin atierra del generador. As, slo el TC de la fase 1 del lado del neutro detecta la falla a tierra,

circulando una corriente por la bobina de operacin del rel 87F-1 que lo har operar. Si el

alternador est en paralelo con otro, la falla se alimentar tambin desde el exterior, circu-

lando una corriente en sentido inverso por la seccin del enrollado comprendida entre elpunto A y el lado de fase, la cual ser detectada por el TC respectivo, aumentando as la

corriente diferencial.

En el caso de la proteccin diferencial transversal, si ocurre un cortocircuito entre bobinas

de una misma fase, circular una corriente que se cerrar solamente por las partes cortocir-cuitadas de la misma fase. En estas circunstancias se invierte la corriente de uno de los



9/17


TTCC de la fase afectada, pasando por el enrollado de operacin del rel respectivo, el do-ble de la corriente en trminos secundarios.

Fig. 3.11 Proteccin diferencial de alternador longitudinal y transversal

Cuando el generador no es de fase partida, la deteccin de fallas entre espiras o las fases

abiertas se detectan mediante la medida de la tensin de secuencia cero generada (genera-

dores conectados en estrella-tierra) o la medida de las corrientes de secuencia negativa cau-

sadas por el desequilibrio interno del generador. En general, las rdenes que debe habilitaruna proteccin diferencial de un alternador dependen de los elementos asociados a ste, lo

que es bsicamente funcin de su potencia. En mquinas de cierta importancia se emiten

rdenes tales como:- Desconexin de la mquina del sistema: Apertura del interruptor de poder.

- Desconexin del sistema de excitacin: Apertura del interruptor de campo.

- Detencin de la mquina motriz: Por ejemplo, cierre rpido de compuertas.- Desconexin de la puesta a tierra (Apertura del interruptor de tierra, 52N en la Fig. 3.11)

- Aplicacin del sistema de extincin de incendios.

3.6. Proteccin diferencial de transformadores de poder

La proteccin diferencial de transformadores trifsicos es bastante mas complicada que la

proteccin de alternadores, por los motivos siguientes:

a. Las corrientes de primario y secundario no tienen el mismo valor, debido a que nor-

malmente la relacin de voltajes entre estos dos enrollados no es la unidad.b. Las corrientes del primario y secundario del transformador pueden no estar en fase,

dependiendo de la conexin del transformador.

c. Las razones de los TTCC no siempre arrojan valores secundarios iguales a comparar.d. La proteccin no debe ser afectada por las condiciones de operacin del transformador,

como cambios de taps o funcionamiento en vaco.

e. La corriente de excitacin en el momento de la conexin del transformador (corrientede inrush) puede tomar valores muy elevados, dependiendo del valor instantneo de la



10/17


onda de voltaje en el momento de la conexin. Su forma es exponencial decreciendo enel tiempo y disminuyendo su desplazamiento para tomar finalmente el valor de rgimen

permanente.

f. En transmisin se usan bastante los transformadores de tres enrollados o con terciario, loque complica ms la situacin.

g. Algunas conexiones especiales de los transformadores de poder, como la conexin zig-zag, se tratan en forma diferente a la que correspondera segn su ndice horario para

conseguir que la proteccin no opere para fallas externas.

A continuacin se ver la forma como se resuelven estos problemas.

a. Los rels diferenciales se construyen con tap en las unidades de retencin, de modo que

aunque las corrientes que se comparan no son iguales, el rel (que compara torques),

opere con el mismo porcentaje o pendiente. En el caso del rel diferencial tipo disco deinduccin, la General Electric dispone de los rels IJD53C e IJD53D, cuyo diagrama,

incluyendo los Taps, es el de la Figura 3.12.

Fig 3.12 Rel diferencial de porcentaje con taps

El porcentaje o pendiente, en este caso, se determina mediante las siguientes expresiones:

1001T

T

I

I(%)s

1

2

2

1

= (3.6)

Vlida cuando I1> I2



11/17


En el caso en que I2> I1, la expresin para la pendiente es:

1001T

T

I

I(%)s

2

1

1

2

= (3.7)

b. Los rels diferenciales se conectan a circuitos secundarios provenientes de juegos deTTCC cuya conexin debe efectuarse en forma inversa a aquella de los enrollados pri-

mario y secundario del transformador de poder. De esta manera se anula el desplaza-

miento angular de las corrientes por fase. Por ejemplo, si un transformador tiene co-nexin DY1, los TTCC del lado primario se conectarn en estrella y los del lado secun-

dario, en delta, de tal forma que las corrientes secundarias por lnea de los TTCC, ade-

lanten en 30 a las correspondientes dentro de la delta. De todas formas, es convenienteasegurarse de la correcta conexin de los TTCC, dibujando los diagramas fasoriales

respectivos. En el caso de las protecciones electrnicas, los TTCC de ambos lados sepueden conectar en estrella, ya que el desfase puede ser compensado en forma interna

por la proteccin.

c. Para solucionar el problema de que los TTCC entreguen magnitudes secundarias dife-

rentes a comparar, se puede hacer uso de rels diferenciales de porcentaje, de diferentesporcentajes o pendientes; por ejemplo; 15-25-40-50%, o bien, utilizar autotransforma-

dores de corriente auxiliares que disponen de un amplio rango de relaciones de taps, pa-

ra igualar las corrientes que llegan al rel.

d. El problema sealado en este punto tambin puede ser solucionado empleando rels

diferenciales de porcentaje, con valores ms elevados, tal como los indicados en c.

e. El rel diferencial tipo disco de induccin que se ha visto, generalmente se aplica en

transformadores no mayores de 4 a 8 MVA, puesto que para potencias mayores, se re-

querira temporizarlo o insensibilizarlo para lograr que no opere en el instante de la co-nexin del transformador, debido a la corriente de inrush, atentando de este modo co-

ntra las principales ventajas de la proteccin diferencial, como lo son su rapidez y sen-

sibilidad.

- Para insensibilizar el rel se ha recurrido a formas tales como hacer pasar parte de lacorriente diferencial por una resistencia que es desconectada por un contacto auxi-

liar del interruptor o bien por un rel de sobrevoltaje conectado a un TP ubicado en

el lado del transformador por donde se acostumbra a energizarlo.

- Los rels se pueden temporizar para retardar su operacin en unos 0,10 a 0,14 seg.,

segn sea la caracterstica de la corriente de inrush del transformador, en cuyo caso

el tiempo mayor corresponde a la situacin ms desfavorable.



12/17


3.6.1 Rel diferencial con retencin por armnicas

Las soluciones anteriores se han ido dejando de lado debido al desarrollo de un rel espe-

cialmente diseado para aplicaciones en transformadores de poder que permite resolver elproblema. Figura 3.13.

Fig. 3.13 Rel Diferencial con retencin de armnicas.

En efecto, los grandes transformadores requieren que las protecciones acten lo mas rpido

posible a fin de evitarles daos importantes, lo que se consigue con un rel que sea capaz de

diferenciar entre corrientes de falla y corrientes de inrush. La forma de conseguirlo es apro-vechar la distorsin que caracteriza a la corriente de inrush, especialmente el alto contenido

de segunda armnica que puede ser usado como retencin.

El elemento comparador funciona con corriente continua, ya que la bobina de operacin se

alimenta a travs de un puente rectificador (P1) y de un filtro C1-L1, que entrega una seal

de corriente continua proporcional a la fundamental de la corriente diferencial.

La bobina de retencin tambin se alimenta con corriente continua a travs del puente P3y

del transformador de corriente de paso, por una parte, y a travs del puente P2cuyo filtroC2-L2permite el paso de las armnicas de la corriente fundamental. En esta forma se consi-

gue que el rel no opere para corrientes de inrush y, en cambio, opere los mas rpidamente

posible para fallas (0,02-0,03 seg.)



13/17


3.7 Diagrama de conexiones para proteccin diferencial de transformador

A modo de ejemplo, se considerar la aplicacin de la proteccin diferencial de porcentaje

a un transformador de poder en conexin DY5. Considerando lo indicado en b., los secunda-rios de los TTCC del lado primario del transformador de poder se conectarn en estrella y

los del secundario en delta. Por otra parte, considerando los sentidos de las corrientes en losenrollados del transformador y utilizando la ley de corrientes de Kirchhoff se pueden cons-

truir los Diagramas Fasoriales que permitan determinar la correcta conexin de los TTCCdel secundario a partir de una conexin estrella determinada para los TTCC del primario

del transformador de poder. La Figura 3.14 muestra el circuito completo correspondiente.

Fig. 3.14.- Conexin de la proteccin diferencial a un transformador de poder en conexin DY5

3.7.1 Forma de obtener el diagrama de conexin de los TTCC del esquema anterior

A continuacin se explica a modo de ejemplo la forma de determinar la conexin de los

TTCC para el transformador de poder mostrado en la figura 3.14. Se hace el desarrollo

completo, a partir de las corrientes de carga, que se supondrn en el lado de baja, y desig-nadas como I1 , I2e I3. Se muestran en el diagrama fasorial de la figura 3.15 a). Estas

corrientes originan en los enrollados primarios las corrientes IA, IBe ICque estarn en fase

con las primeras como se puede apreciar en la figura 3.15 b). Ahora las corrientes de lneadel lado de alta, I1, I2e I3, se pueden obtener fasorialmente aplicando la ley de los nudos.

En H1AC1CA1 IIIIII ==+

En H2

BA2AB2 IIIIII ==+ (3.8)

En H3

CB3BC3 IIIIII ==+



14/17


(a) (b) (c)

(d) (e) (f) (g)

Fig. 3.15 Diagramas fasoriales de corrientes

Estas tres corrientes se muestran en el diagrama c) de la figura 3.15, donde se puede apre-

ciar que la corriente I1adelanta 150 a I1, confirmando la conexin Dy5.

Ahora, por los secundarios de los TTCC, y respetando sus polaridades, debern circular

corrientes como las indicadas en la figura, que estn en fase con las corrientes primarias I1, I2e I3(i1 , i2e i3diagrama fasorial d) de la figura 3.15). Conviene destacar aqu que

los bornes de polaridad de los TTCC pueden estar a cualquier lado con respecto al trans-

formador de poder.

Ahora, para conectar los TTCC, debe respetarse primero el hecho de que los transformado-

res del lado de alta se conecten en estrella y los del lado de baja se conecten en delta; o sea,

opuesto a la conexin del transformador de poder. La conexin estrella no ofrece ningunadificultad, y la conexin neutro podra hacerse a cualquier lado de los TTCC. En este caso

se hizo hacia el lado del transformador de poder, para dar mayor claridad a la circulacin de

las corrientes. La conexin de los TTCC del lado de baja, en Delta, podra ofrecer algunas

dificultades, ya que existen varias maneras de armar la Delta, sin embargo, aplicando lasleyes de Kirchhoff y la premisa ya enunciada que las corrientes del rel deben estar en fase,

la conexin se puede deducir con toda facilidad y sin posibilidad de error.

Primero, entonces, se forma la conexin estrella, tal como se ha dicho se aprecia en la figu-ra 3.14.

Las corrientes i1 , i2e i3alimentan las bobinas de retencin de los rels diferenciales. De

acuerdo a lo ya dicho, las corrientes ia, ibe ic, correspondientes al lado de baja, deben estar



15/17


en fase con i1, i2e i3, respectivamente. A su vez, ia, ibe ices la corriente resultante de losTTCC del lado de baja, conectados en Delta. De los respectivos diagramas fasoriales, se

pueden obtener las ecuaciones que permitan armar correctamente la delta (ver figura 3.15

d) , f) y g) )

Efectivamente iatiene necesariamente que ser igual a:

23c32c

12b21b

31a13a

'i'ii'i'ii

'i'ii'i'ii

'i'ii'i'ii

=+=

=+=

=+=

(3.9)

La primera ecuacin indica que a un nudo deben llegar las corrientes iae i1y salir i3. Esto

puede cumplirse haciendo llegar iaa la polaridad del TC de la fase 1 (ah llega i1) y uni-

endo este punto con el de no polaridad del TC de la fase 3 ( de ah sale la corriente i3).

Haciendo razonamientos similares para la fases 2 y 3, se puede finalmente completar la

delta y as tambin completar la proteccin diferencial del transformador, como se muestra

en la figura 3.14.

3.8 Especificacin de ajustes de una proteccin diferencial de transformador

La especificacin de ajustes es una etapa importante para obtener un buen comportamiento

de una proteccin.

En el caso particular de la proteccin diferencial, la determinacin del ajuste se simplificabastante, ya que, por ser inherentemente selectiva, no necesita ser coordinada en el tiempo

con otra proteccin, pudiendo ser instantnea.

En general, entonces, deber especificarse lo siguiente:

- Razones de los transformadores de corriente principales y auxiliares, si los hubiera- Taps

- Porcentaje o pendiente.

3.8.1 Clculo de TAPS

Para determinar los TAPS en que debe dejarse el rel, conviene seguir el siguiente proce-dimiento:

1. Calcular la corriente normal de plena carga (INde cada lado del transformador), utili-

zando (3.8):

N

N

NV3

SI = (3.8)



16/17


2. Elegir las razones de los TTCC, de modo que la corriente secundaria correspondiente a

la corriente primaria IN, no exceda el rango de los TTCC (5 Amperes). En esta eleccindeber tambin tenerse en cuenta que las corrientes que llegan al rel deben equilibrarse

por medio de los taps (la corriente ms alta del rel no debiera exceder tres veces la co-

rriente ms baja, es decir, las corrientes no deben tener una razn ms alta que 3).3. Calcular un tap del rel, correspondiente a un lado cualquiera, de acuerdo con la siguien-

te expresin:

A

AAN

C a

KIATAP = (3.9)

KA= 1 para TTCC en Estrella, y KA= 3 para TTCC en Delta

C: Calculado; E: Elegido

Por lo general, el TAP no saldr exacto, y ser necesario elegir el ms prximo superior.

Una vez elegido un tap (TAP AEen este caso) el otro (TAP B) se calcula por la expresin:

E

C

B

BBN

CATAP

ATAP

a

KI

BTAP = (3.10)

Seguramente tampoco el TAP BCsaldr exacto y ser necesario aproximar al ms cercano

(TAP BE), de entre los existentes en el rel, de tal forma que el error por TAP no exceda del15%. En el caso de aplicar la proteccin a transformadores con cambio de TAP bajo carga,

habr que poner especial cuidado en esto, y considerar el error por cambio de TAP dentro

de esta tolerancia. As, si el transformador vara el voltaje en 10%, que es lo usual, elerror de TAP no deber exceder el 5%.

3.8.2 Clculo del error de TAP

El error de TAP se calcula como sigue:

1. En transformadores de dos enrollados, determinar las corrientes que llegan al rel

A

AAN

A a

KII =

B

BBN

B a

KII = (3.11)

y la razn entre ellas.

2. Determinar la razn entre los dos TAPS elegidos.

La diferencia entre estas dos razones, dividida por la razn menor es el error de TAP. Es

decir:



17/17


100

BTAP

ATAP

BTAP

ATAP

I

I

%TAPdeError

E

E

E

E

B

A

= (3.12)

La expresin (3.12) es vlida cuando la razn entre los taps elegidos es menor que la raznentre las corrientes. En caso contrario, se deben intercambiar.

Para transformadores de tres enrollados, el error de TAP debe verificarse para todas las

combinaciones de corrientes y TAPS.

Si no se pueden elegir TAPS que estn dentro de las tolerancias indicadas, deber escogerse

otras razones de TTCC, o usar TTCC auxiliares.

3.8.3. Eleccin del porcentaje o pendiente del rel o sensibilidad del rel

Se explic antes que las sensibilidades de los rels diferenciales que se aplican en transfor-madores de poder pueden ser 15, 25, 40 y 50%.

Para elegir la sensibilidad (o pendiente) de un rel diferencial, se toman en cuenta los si-

guientes factores:

- Rango mximo de cambio de taps del transformador de poder, ya sea manual o auto-mtico (generalmente no excede 10%)

- % de error por TAP (no mayor de 5%, segn lo visto)

- Error debido a saturacin de los TT/CC en fallas externas; esto se obtiene conociendo

el valor de las corrientes mximas de falla externa y la caracterstica de saturacin de

los TT/CC.

La suma de estos tres errores permite elegir el porcentaje del rel. Por ejemplo, si esta sumaes menor de 10%, se elige 15%; si es menor de 20%, se elige 25%; entre 20 y 35%, se elige

40%; y sobre 40%, se elige 50%.

Prof Ismael Campillay M 100

iii unidad protecciones electricas

Documents