memoria de cortoc circuito y coordinación de protecciones se la mata

5/20/2018 Memoria de Cortoc Circuito y Coordinaci n de Protecciones SE La Mata - slidepd...

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MEMORIA DE CLCULO DE CORTO CIRCUITO

Y

COORDINACION DE PROTECCIONES

PARQUE ELICO LA MATA - LA VENTOSA



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Contenido

I.- Estudio de Corto Circuito Pag 31. Introduccin.. Pag. 3

1.1 Fallas trifsicas... Pag. 3

1.2 Fallas bifsicas... Pag. 4

1.3 Fallas monofsicas.... Pag. 4

1.4 Consideraciones del primer ciclo ... Pag. 6

1.5 Despus de 1.5 a 8 ciclos ... Pag. 6

1.6 Despus de 30 ciclos ... Pag. 7

2. Desarrollo del estudio de corto circuito... Pag. 72.1 Representacin grafica del sistema . Pag. 7

2.2 Datos de entrada . Pag. 8

2.3 Mtodos de clculo . Pag. 15

2.4 Corriente de corto circuito momentnea (1/2 ciclo, Duty para diseo).Pag. 17

2.3 Corriente de corto circuito de interrupcin (1.5 a 4 ciclos, falla mxima) Pag 24

2.4 Corriente de corto circuito de interrupcin (30 ciclos, falla mnima).Pag 33

3. Conclusiones y recomendaciones de corto circuito..Pag. 40

II.- Coordinacin de protecciones..Pag 414. Introduccin.... Pag. 41

5. Desarrollo de la coordinacin de protecciones Pag. 41

5.1 Representacin grafica del sistema ... .Pag. 41

5.2 Datos de entrada ... .Pag. 41

5.3 Calculo de ajustes y criterios de coordinacin... .Pag. 44

6. Conclusiones de la coordinacin de protecciones.. .. Pag. 82

7. Referencia bibliogrficas Pag. 83



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1. INTRODUCCIN

Los estudios de corto circuito son realizados para determinar las corrientes que podran fluir en lasubestacin en diferentes intervalos de tiempo despus de que ha ocurrido una falla, la corriente defalla es variable en el tiempo hasta llegar a un estado estacionario. El sistema de proteccin deberdetectar, interrumpir y aislar las fallas durante este tiempo de manera rpida y selectiva, evitando asdaos trmicos y electromagnticos a equipos, as como, crear condiciones que prevengan riesgospara el personal.

Las caractersticas de los equipos debern seleccionarse y verificarse en funcin de estasmagnitudes de corriente, deben realizarse varios tipos de fallas en diferentes puntos del sistema parapoder seleccionar los valores nominales de fusibles, interruptores y cuchillas as como los ajustes delos relevadores de proteccin.

Existen diversos mtodos para el clculo de corrientes de corto circuito as como estndaresinternacionales que lo rigen, para este estudio se utilizar el software de clculo ETAP V7.0 el cualpuede trabajar con los diferentes estndares del mercado y realiza su anlisis en el dominio deltiempo, para este caso se ha seleccionado trabajar con mtodos de clculo basados en losestndares ANSI/IEEE series C37.

Los objetivos principales del estudio sern determinar:

- El adecuado nivel interruptivo de equipos existentes o por instalar en el sistema.- Determinar los ajustes en los relevadores de proteccin.- Determinar los efectos de las corrientes de falla.

En general el procedimiento es desarrollar una representacin grafica del sistema, es decir, undiagrama unifilar con las fuentes de voltaje e impedancias significativas, posteriormente determinar laimpedancia equivalente total del sistema y seleccionar los puntos importantes para calcular la falla, encada punto el voltaje se divide entre la impedancia total y obtenemos la corriente de corto circuito endicho punto.

Existen diferentes tipos de fallas en funcin de las fases afectadas se pueden clasificar en:

1.1 Fallas Trifsicas.

Consiste en el contacto de tres fases directamente o a travs de una impedancia de valor bajo, estetipo de falla es la ms grave dentro del sistema produciendo las mayores corrientes de falla. Por estarinvolucradas las tres fases en la misma forma las corrientes de falla son iguales en cada una de lasfases y este representa un sistema simtrico balanceado.



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1.2 Fallas Bifsicas.

Esta puede consistir en el contacto de dos fases entre s, esto produce un sistema desbalanceado decorrientes con intensidades diferentes en las tres fases.

Tambin se puede dar el caso de contacto de dos fases entre si y estas en el punto de fallaconectado con la tierra, segn las estadsticas este es el caso de falla menos frecuente.

1.3 Fallas Monofsicas.

Consiste en el contacto de una fase y tierra, este tipo de falla es responsable de la mayor cantidad decorto circuitos en el sistema.

La falla trifsica arroja un sistema balanceado el cual es ms sencillo resolver; los otros casos sonsistemas desbalanceados los cuales se resuelven por diversos mtodos uno de los ms comunes esel mtodo de componentes simtricas.

Ciertamente se hacen consideraciones cuando se realizan corridas de corto circuito, una de las msimportantes es que la falla tiene impedancia cero; esta suposicin simplifica clculos puesto que elresultado obtenido son los valores mximos, as el equipo seleccionado bajo este criterio tendrsiempre el valor nominal adecuado. Adems la falla trifsica es normalmente supuesta por que estetipo de falla generalmente arroja el mximo valor de corriente de corto circuito disponible en elsistema, por tanto en muchos de los sistemas la falla trifsica frecuentemente es la nica calculada.

En realidad la corriente de falla es menor que el valor calculado en falla trifsica ya que la mayora delas fallas involucran resistencia de arco u otras impedancias indefinidas o ambas; no usadas para eldesarrollo de los clculos.

Las fallas que no son trifsicas son normalmente menores; la corriente de falla lnea a lnea es cercadel 87% del valor de falla trifsica, mientras la corriente de falla lnea a tierra pueden estar en el rangode 25% 125% del valor de falla trifsica dependiendo de los parmetros del sistema.

Sin embargo, corrientes de falla lnea a tierra de ms del valor de falla trifsica raramente ocurren ensistemas comerciales e industriales. Los valores de corriente de falla lnea a tierra en sistemas debajo voltaje pueden ser menores que las corrientes de carga normal aun as pueden serextremadamente destructivas por lo que hay tcnicas especficamente dirigidas a la proteccin defalla a tierra.

Bsicamente las fuentes de corriente de falla son el sistema de la compaa suministradora,

generadores, motores sncronos y de induccin.

La electricidad tpica moderna representa interconexiones grandes y complejas de plantasgeneradoras, en un sistema tpico los generadores individuales no son afectados por la corrientemxima de corto circuito en una planta industrial. Las lneas de transmisin, lneas de distribucin ytransformadores introducen impedancias entre el generador y los clientes industriales; si no fuera porestas impedancias, el sistema podra convertirse en una fuente infinita de corriente de falla. Antes de



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realizar los clculos, podemos obtener de la fuente de generacin valores precisos actuales yproyectados de la corriente de corto circuito disponible y de la impedancia de la fuente R+jX o larelacin X/R.

La corriente de falla del generador decrece exponencialmente de un valor inicial muy alto a un valorbajo de estado estable tiempo despus del inicio de la falla. Mientras el generador se encuentreimpulsado por el primo motor y el campo siga energizado, la corriente de falla de estado establepersistir a menos que sea interrumpida por un circuito interruptor.

Para propsitos de clculo de corriente de falla, la reactancia variable del generador puederepresentarse por tres valores; Xd la reactancia subtransitoria normalmente determina la magnitudde la corriente durante el primer ciclo despus de iniciada la falla, en algunos casos esta constante detiempo es muy corta que la magnitud de la primera cresta en realidad puede ser determinada por lareactancia transitoria Xd esta determina la magnitud de corriente en un rango de 1 a 2 segundos. Lareactancia sncrona Xd determina el flujo de corriente despus que la condicin de estado estable es

conseguido. La mayora de dispositivos de proteccin como interruptores o fusibles, operan antes quela condicin de estado estable se consigue. Por lo tanto la reactancia sncrona rara vez se utiliza en elclculo de la corriente de falla para la aplicacin de estos dispositivos.

Cuando ocurre un corto circuito, se establece un nuevo circuito con menor impedancia porque encaso de un corto circuito la impedancia es drsticamente reducida, y la corriente aumenta a valoresmuy altos en una fraccin de ciclo. La corriente de corto circuito simtrica es aquella que tiene elmismo eje que la corriente normal que estuvo fluyendo hasta antes que ocurriera la falla. Paraproducir una corriente de corto circuito simtrica bajo la condicin que el factor de potencia de cortocircuito es cero, la falla debe ocurrir exactamente cuando el voltaje normal es mximo. La corrientetotal de corto circuito est formada de todas las fuentes conectadas al circuito. Las contribuciones de

maquinas rotatorias decrecen varios niveles, as que la corriente simtrica que es inicialmente en elmximo, decrece hasta que el estado estable se consigue.

La mayora de corrientes de Corto Circuito no son simtricas; stas son compensadas desde el eje dela corriente normal por varios ciclos. Si el factor de potencia es esencialmente cero hasta que el valorde estado estable se alcanza y el corto circuito ocurre en el punto cero de la curva de voltaje, lacorriente comienza a formarse desde cero pero sin poder seguir el eje normal de la corriente por quela corriente est retrasada respecto al voltaje por 90. A pesar de que la corriente es simtrica conrespecto al nuevo eje, sta es asimtrica con respecto al eje original. La magnitud de lacompensacin de corriente para una falla tpica ser entre los dos extremos ser entre los dosextremos de completa simetra y completa asimetra por que las probabilidades estn en contra de

que la falla suceda exactamente en la cresta de voltaje o con voltaje cero. La corriente asimtricapuede interpretarse como la suma de la componente corriente alterna y la componente de corrientedirecta.



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Figura 1.1 Forma de Onda de Corriente de Falla

Algunos dispositivos de proteccin operan despus de pocos ciclos, y otros despus de un tiempo de

retardo por tanto, las corrientes de corto circuito necesitan ser calculadas bajo los siguientes tiemposrecomendados.

1.4 Consideraciones del primer ciclo.

Los valores mximos simtricos inmediatamente despus de la iniciacin de la falla son siemprerequeridos y comnmente los nicos necesitados. Esta es la corriente del primer ciclo y son amperessimtricos rms. Estos valores son usados para la seleccin apropiada de valores nominales de cortocircuito para los equipos de bajo voltaje y cuando es convertido a valores asimtricos es bsicamentepara seleccin de circuitos de medio y alto voltaje, valores nominales de interruptores y fusibles,valores de disparo cierre de interruptores.

Los valores del primer ciclo tambin se requieren para la coordinacin de dispositivos de proteccinde acuerdo con sus caractersticas tiempo-corriente. Incluso si un dispositivo no opera hasta variosciclos despus de que la falla inicia permitiendo as que la corriente de falla decaiga, los dispositivosde proteccin y todas las series de dispositivos deben soportar la corriente mxima, as como laenerga total, un dispositivo que opera en menos de medio ciclo (y antes de que la corriente alcancesu primera cresta) reduce los requerimientos de esfuerzos de los dispositivos. La corriente que pasa atravs de cada dispositivo puede ser determinada por los valores simtricos mximos en el primermedio ciclo, usualmente se refiere a la posible corriente de corto circuito.

1.5 Despus de 1.5 a 8 ciclos . (Consideraciones de interrupcin)

Los valores mximos despus de pocos ciclos son requeridos para la comparacin con los valores deinterrupcin en circuitos interruptores de medio voltaje.



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1.6 Alrededor de 30 ciclos .

Estas corrientes de falla reducidas, son algunas veces necesarias para estimar el rendimiento deltiempo de retardo de los relevadores y fusibles. A menudo los valores mnimos deben ser calculadospara determinar si la corriente disponible es suficiente para abrir el elemento de proteccin dentro deun tiempo satisfactorio. Todos los clculos de los diferentes tipos de falla, se realizan tomando encuenta los valores de impedancia o reactancia de los equipos referidos a su potencia nominal dediseo (Transformadores, Generadores, Conductores).

2. DESARROLLO DEL ESTUDIO

2.1 Representacin grafica del sistema.

El primer paso para este estudio es la construccin del sistema por medio de un diagrama unifilar

dentro del Software y partiremos del diagrama del proyecto.

Lospuntos de falla por analizar son:



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Figura 2.1 Diagrama unifilar del proyecto.

Se hace la representacin grafica del sistema dentro del software colocando los diferentesdispositivos que intervendrn en el sistema a simular, una vez insertados los dispositivos seproceder a hacer la unin correspondiente de acuerdo a la topologa indicada en el proyecto. Seobtiene el diagrama unifilar mostrado en figura 2.2. Una vez finalizado la representacin sernecesario alimentar de datos de los diferentes equipos que conforman el sistema.

Figura 2.2 Diagrama unifilar construido en el software de simulacin.

2.2 Datos de entrada.

Se introducen los diferentes datos de los dispositivos del sistema mediante las platillas de software,estos datos son obtenidos de los datos de placa de los equipos as como de la informacin disponibleen planos del proyecto.

Son necesarios los datos de la red principal en el nodo de conexin, dicha informacin es entregadapor la empresa suministrado de energa en este caso Comisin Federal de Electricidad.



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Datos de la Red de Potencia.

Posteriormente se introducen los datos del los buses que contendr el sistema a analizar as comosus respectivas nomenclaturas para poder ser identificados en el diagrama unifilar construido dentrodel software.



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Se alimenta el software con los datos de las lneas y cables de acuerdo a datos del proyecto.



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Se introducen los datos de los transformadores del sistema.



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Se introducen datos de Aerogeneradores dentro de las plantillas de datos de cada equipo.

Una vez introducidos todos los datos de los diferentes dispositivos, del diagrama unifilar extrado delproyecto ser convertido a valores de impedancias lo que el software realiza automticamenteutilizando como base de datos lo valores nominales que introducimos para cada equipo. Mediante laecuacin:

sin De esta manera se obtienen las diferentes impedancias en los puntos de interconexin de cadasegmento de la red.



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Despus se resuelve hasta el punto donde se quiere conocer la corriente de corto circuito con unaimpedancia equivalente de Thevenin.

sin Resolviendo esta ecuacin encontramos la siguiente expresin:

|| sin || sin

2.3 Mtodos de clculo.

Se analizaran varios escenarios de falla en los cuales se requiere diversas tcnicas de anlisis porparte de software las cuales se describirn brevemente enfocando principalmente la utilidad de losresultados arrojados por el software empleado

Adicionalmente se analizaran diversos casos de configuracin del sistema para que se tengandisponibles los resultados simulados de los posibles resultados de una falla ante diferentes arreglosen la configuracin de la red.



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2.4 Corriente de corto circu ito momentnea (1/2 ciclo, Duty para diseo).

La corriente de corto circuito momentnea en el primer medio ciclo representa el mximo valor decorriente de corto circuito antes que la componente de AC y DC alcancen el valor de estado estable.

Aunque en realidad la mxima corriente de corto circuito ocurre ligeramente antes de ciclo estamisma red se usa para este clculo y el objetivo ser determinar la mxima corriente a la cual estarnsujetos los componentes de la red. El procedimiento para calcular la corriente momentnea de cortocircuito es:

Calcular el valor simtrico rms de la corriente de corto circuito momentnea usando la siguienteformula.

,, 3 Donde Zeq es la impedancia equivalente en el bus fallado desde la red de ciclo.

Calcular el valor asimtrico rms de la corriente de corto circuito momentnea usando la siguienteformula.

, , , , Donde MFm es el factor multiplicador momentneo calculado de:

1 2

Calcular el valor pico de la corriente de corto circuito momentnea.

, , , Donde MFp es el factor multiplicador pico calculado:

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Este valor son los KA asimtricos calculados.

En ambas ecuaciones para MFmy MFpel clculo es la relacin de X a R en le punto de fallaobtenido de las redes separadas de X y R en 12 ciclo.los valores de corrientes de falla calculadospor este mtodo pueden ser usados para los siguientes propsitos:



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- Comprobar las capacidades de cierre y sostenimiento de interruptores de alto voltaje.

- Comprobar las capacidades del bus.

- Programar los ajustes a los relevadores instantneos.

- Comprobar las capacidades interruptivas de los fusibles e interruptores de bajo voltaje.

Caso 1.- Todos los in terruptores del sistema cerrados incluyendo interrup tor de amarre.

Para esta falla mxima a medio ciclo se considero el escenario de mayor riesgo de falla posible queen la prctica posiblemente no se empleara pero nos arroja los valor mximos de falla para los cualesse debe considerar que estn preparados lo equipos, se recomienda que todos los equipos estndiseados para soportar corrientes de corto circuito superiores a las indicadas en los resultados delresumen mostrado, que para mayor detalle de las aportaciones se podr consultar directamente enlos reportes que arroja el software.



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Es necesario que los equipos soporten los valores indicados en ciertos intervalos de tiempo esrecomendable que los equipos relacionados al bus respectivo del cual se est analizando su valor decorriente soporten la corriente pico asimtrica por 1/2 ciclo, la corriente asimtrica rms de 1.5 a 4ciclos y la corriente simtrica rms para es necesaria para determinar la capacidad interruptiva en los

equipos relacionados al bus analizado que se mostrara en la tabla siguiente, estos valores aplicansolo que se piense amarrar el sistema con el interruptor de enlace de contrario aplican valorexpuestos en el caso dos.

Capacidad in terrupti va recomendada.



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Caso 2.-Todos los interruptores del sistema cerrados con interruptor de amarre abierto.

Tambin se simulo la condicin normal de operacin bajo la cual podran estar los equipos sujetos auna falla de manera ms probable. Para esta falla mxima el software arroja los valor mximos defalla para los cuales se debe considerar que estn preparados lo equipos, se recomienda que todoslos equipos estn diseados para soportar corrientes de corto circuito superiores a las indicadas enlos resultados del resumen mostrado, que para mayor detalle de las aportaciones se podr consultardirectamente en los reportes que arroja el software.



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Es recomendable que los equipos relacionados al bus respectivo del cual se est analizando su valorde corriente soporten la corriente pico asimtrica por 1/2 ciclo, la corriente asimtrica rms de 1.5 a 4ciclos y la corriente simtrica rms para es necesaria para determinar la capacidad interruptiva en losequipos relacionados al bus analizado que se mostrara en la tabla siguiente:



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Capacidades interruptivas recomendadas:



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2.3 Corriente de corto ci rcui to de interrupcin (1.5 a 4 ciclos, falla mxima).

La corriente de interrupcin de falla para interruptores corresponde a la corriente de 1.5 a 4 ciclosesta misma red se utiliza para hacer los clculos. Tiempo de apertura (contact part time). La magnitudde la componente de CD de la corriente de cortocircuito es dependiente del tiempo de apertura decada interruptor. Las magnitudes de corriente en estos ciclos sern realmente a las que se someternlos contactos de operacin de interruptores y tambin pueden ser utilizados para determinar los

valores mayores que detectaran y aislaran las protecciones en funciones instantneas.

Calcular el valor de corriente simtrica rms con la formula:

,, 3 Donde la Zeq es la impedancia en el bus fallado en la red de 1.5 a 4 ciclos.



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Calcular las contribuciones de corriente de corto circuito en el punto de falla desde los busesaledaos. Si la contribucin viene de un bus lejano el valor simtrico es corregido por un factor MFryse calcula:

1 2

Donde t es el tiempo de retardo desde que dispara hasta que la apertura de interruptor. Si lacontribucin es desde un generador local, el valor simtrico es corregido por el factor de MF1. Seharn las simulaciones correspondientes a cuatro posibles escenarios diferentes en la configuracindel sistema y de esta forma tener toda la informacin disponible.


Para el caso donde todo el sistema est amarrado es una de las configuraciones donde las fallas quepudieran presentarse son ms severas de aqu la necesidad de analizar los posible fallas que puedenpresentarse en el sistema de 1.5 a 4 ciclos bajo esta condicin.



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Caso 2.- Todos los interruptores del sistema cerrados e interruptor de amarre abierto.

Esta es una de las configuraciones que sern principalmente usadas en la operacin, de ah laimportancia de tener los valores de las fallas de corto circuito que pudieran ocurrir.



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Caso 3.- Todos los interruptores del sistema cerrados, interruptor de amarre cerrado einterruptor de baja de TR2 abierto.

Esta puede ser una posible configuracin emergente del sistema donde se saque de servicio eltransformador TR2, de ah la importancia del anlisis de fallas bajo estas circunstancias ya quecambia el comportamiento de las aportaciones.



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Caso 4.- Todos los interrup tores del sistema cerrados excepto, interruptor de amarre cerrado einterruptor de baja de TR1 abierto.

Esta puede ser una posible configuracin emergente del sistema donde se saque de servicio eltransformador TR1, de ah la importancia del anlisis de fallas bajo estas circunstancias ya quecambia el comportamiento de las aportaciones.



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2.4 Corriente de corto ci rcui to de interrupcin (30 ciclos, falla mnima).

La corriente de interrupcin de falla menor son las que se simulan a 30 ciclos dado que ya se haneliminado las componentes de DC, las reactancias subtransitoria y transitoria, y solo queda afectandola falla la reactancia sncrona, el clculo involucra las misma formulas pero se eliminan los elementostransitorios. La importancia de estos resultados es que se determina los valores mnimos de falla decorto circuito y se puede evaluar el desempeo de relevadores de tiempo inverso as como fusibles.Estos valores son necesarios evaluar para determinar la sensibilidad de los relevadores de protecciny asegurarse que existe la corriente necesaria que garantice la operacin de los relevadores detiempo inverso de manera satisfactoria, En estas simulaciones de falla mnima se evaluara los mismoescenarios que en falla mxima para tener la informacin y buscar los valores mnimos de aportaciny posteriormente verificarlos la operacin de los relevadores de proteccin.


Esta simulacin nos permitir ver un escenario de fallas mnimas con los interruptores del sistemacerrados, y poder buscar los valores mnimos requeridos para operacin de protecciones bajo estacondicin.



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Caso 2.- Todos los interruptores del sistema cerrados e interruptor de amarre abierto.

Esta simulacin nos permitir ver un escenario de fallas mnimas con el interruptor de amarre abierto,y poder buscar los valores mnimos requeridos para operacin de protecciones bajo esta condicin.



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Esta puede ser una posible configuracin emergente del sistema donde se saque de servicio eltransformador TR2, hay puntos donde pudieran presentarse aportaciones mayores y afectar lasensibilidad de los relevadores, de ah la importancia del anlisis de fallas bajo estas circunstanciasya que cambia el comportamiento de las aportaciones.



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Esta puede ser una posible configuracin emergente del sistema donde se saque de servicio el

transformador TR1, hay puntos donde pudieran presentarse aportaciones mayores y afectar lasensibilidad de los relevadores, de ah la importancia del anlisis de fallas bajo estas circunstanciasya que cambia el comportamiento de las aportaciones.



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2. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES DE CORTO CIRCUITO

Los valores de corrientes de falla encontrados en los diferentes casos evaluados debern sertomados en cuenta para las corrientes de corto circuito de diseo que deben soportar los equiposrelacionados a cada bus analizado, tambin es necesario considerar las capacidades interruptivasindicadas para que sean verificadas en cada interruptor de potencia; adicionalmente debernconsiderarse estos valores para anlisis de los ajustes de los relevadores de proteccin, as como, laposible saturacin de transformadores de instrumentos.



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COORDINACIONS DE PROTECCIONES

4. INTRODUCCION

El objetivo de los esquemas de proteccin en los sistemas de potencia es minimizar riesgos de daopara el personal y equipos, as como evitar eventos que interrumpan el suministro de energaelctrica o minimizarlo al mximo posible; estudios de coordinacin de protecciones son necesariospara seleccionar o verificar la caracterstica de operacin de los dispositivos de proteccin en elesquema de proteccin y de esta manera poder determinar los ajustes de los relevadores deproteccin ms adecuados que garanticen al mximo posible un aislamiento selectivo de las fallas ycause la operacin de los dispositivos mnimos requeridos para aislar la porcin fallada del sistema,de esta manera el restos de sistema podr seguir operando con normalidad.

El estudio de corto circuito es necesario para poder realizar esta coordinacin para poder determinarlos niveles mnimos y mximos de corriente que se consideraran el los relevadores de proteccin.

Esta coordinacin se har mediante software de tal manera que ya no es necesario graficarmanualmente curvas de dao de equipos o caractersticas de operacin de los relevadores deproteccin, solo se tendr que aplicar algunos criterios de diseo de la coordinacin y posteriormenteaplicar las bases de datos del programa.

5. DESARROLLO DE LA COORDINACIN DE PROTECCIONES

5.1 Representacin grafica del sistema.

El primer paso para este estudio es la construccin del sistema por medio de un diagrama unifilardentro del Software y partiremos del diagrama del proyecto as como del diagrama unifilar deprotecciones disponible, como ya se tiene hecho el diagrama por el estudio de corto circuito solo serretroalimentar el software con datos de interruptores, transformadores de corriente, transformadoresde potencial en caso de aplicar, as como, los modelos de los relevadores de proteccin aimplementar.

5.2 Datos de entrada.

Relevadores ya considerados en ingeniera de esquema de proteccin.

Relevadores de proteccin de lnea.

Relevador Mca. SEL, Mod. SEL-311L (87L, 21/21N, 79, 25)., SEL311L1HDD4254X4XXRelevador Mca. Siemens, Mod. 7SD52 (87L, 21/21N)., 7SD5225-5AB99-0EK0+MOG-L0RRelevador Mca. Siemens, Mod. 7SJ63 (67N, 50FI, 27, 59, 81, UCB)., 7SJ6355-5EB90-1FG0+L0R



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Relevadores de proteccin de transformador.

Relevador Mca. Siemens, Mod. 7SJ64 (50FI, UCB, 51NT,50/51)., 7SJ6475-5EB92-1FA0+L0RRelevador Mca. Siemens, Mod. 7UT613 (87T, 27,59,81)., 7UT6135-5EB92-1BC1+L0R

Relevadores de proteccin de transformador en media tensin.

Relevador Mca. Siemens, Mod. 7SJ61 (50/51)., 7SJ6125-5EB92-3FA1+LOR

Relevadores de proteccin de alimentadores y circuitos derivados.

Relevador Mca. Siemens, Mod. 7SJ80 (50/51, 27,59, 81), en el enlace (50/51,79,81,25/27).7SJ8041-5EB96-3FC1+LOR

Transformadores de corr iente.

Para circuitos alimentadores derivados: 1200/ 5 - 5 A dentro de Metal CladPara interruptor de enlace: 2000/5 5 A dentro de Metal CladPara interruptores principales de transformadores a Metal Clad: 2000/ 5 5 A.

Transformadores de corriente en 115 KV, dentro de interruptores tipo tanque muerto:



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Interruptores de potencia.

Placa de datos de interruptores en 115 KV.

Placa de datos de interruptores en 23 KV en tablero Metal Clad.

Placa de datos de interruptores en 23 KV en subestaciones compactas.



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Una vez que se tiene estos datos de entrada se puede introducir los datos al software o simplementeseleccionar el modelo de la base de datos que ya contiene el programa.

Calculo de ajustes y c riterios de coordinacin.

Se empezara el anlisis de la coordinacin de protecciones por los elementos en la cola del circuitoen esta caso se realizaran los ajustes para los aerogeneradores contemplando el transformador que

est integrado en sus misma zona de proteccin y es necesario para vincular los aerogeneradorescon el sistema de media tensin.

Se aplicaran criterios de proteccin en base a estndares internacionales, criterios comunes de laCFE y criterios en base a consulta de diversas bibliografas, estos pueden ir variando en base a losresultados que arroje el software ya que hay una delicada relacin entre selectividad, coordinacin yproteccin rpida de los dispositivos y en ocasiones se tiene que sacrificar alguna de estas parapoder tener un equilibrio en el sistema; se seleccionara curvas ANSI por ser las aplicadas en el ladode la red de CFE.



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Ajus tes de proteccin de Aerogeneradores ms SE Compacta.

Proteccin 50/51

Para la determinar los ajustes del relevador de aerogenerador mas la subestacin compacta

debemos considerar que los generadores tienen una proteccin limitadora de corriente que opera a1.11 p.u. con un factor de potencia de 0.95 de acuerdo a datos del fabricante.

A

Podemos ver la corriente nominal tanto para el generador como para el transformador con voltajebase de 23KV, como se pueden ver es muy cercano el valor mximo de corriente que puede ofrecerel aerogenerador y la corriente nominal de su correspondiente transformador, as que tomares lacorriente del transformador multiplicada por un valor muy conservador de 1.2 p.u. como el Pick-upinicial de su proteccin de fases y de esta manera queda coordinado con la proteccin del fabricantedel aerogenerador. Por estar estos dispositivos en la cola de la red se seleccionara una curva ANSIExtremadamente Inversa que facilita la coordinacin con el resto de las curvas.

A

Dado que tenemos TCs de proyecto con relacin 200/5=40 con saturacin a 4,000 Amp. La corrientesecundaria en relevador seria:

IFpick up= 90Amps / 40 = 2.25 Amps

Como es requerida la operacin de las protecciones los rpidos posible seleccionaremos una palancade 1 de acuerdo a la curva seleccionada; del estudio de corto circuito sabemos que la aportacintrifsica mxima bajo una configuracin normal del sistema en caso de una falla en el lado de 0.69 KVes de 945 a 1000 Amperes primarios, los valores de operacin instantnea debern estar por debajode este valor, para este caso aplicaremos un diez por ciento abajo obteniendo un valor de 850 Ampspara el instantneo de fases en los aerogeneradores.

Iins = 945 Amp*0.9/40 = 850 Amp/40 = 21.25 Amp secundarios

Para este caso no se ajustaran relevadores de tierra dado que no hay secuencia cero en lostransformadores del lado delta.

Proteccin PickUp Retardo Curva Iprim

51F 2.25A 1Seg. AnsiEI 90A

50F 21.25A 0.0Seg. Definida 850A

51N NA NA NA NA

50N NA NA NA NA

Iae12.5MW 1.11

3 23 KV 0.9573.325A=:= It1

3000

3 2375.307=:=

Ipu3000 1.2

3 2390.368=:=



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Proteccin 27/59

Del cdigo de red para la interconexin al sistema Mexicano, sabemos que las variaciones de voltaje

aceptadas son +/- 5% bajo condicin normal de operacin y +/- 10% bajo emergencias. Tambincontamos con los datos del fabricante en cuanto los mximos y mnimos valores de tensinsoportados por los aerogeneradores, se anexan a continuacin:



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Ajustesrecomendadosenbaseacdigorojoydatosdelfabricante.

Proteccin PickUp Retardo KVprimLL

591 1.11p.u. 4Seg 25.53KV

592

1.20p.u.

0.3

Seg

27.60

KV

271 0.89p.u. 2.5Seg 20.47KV

272 0.60p.u. 0.0Seg 13.80KV

Proteccin 81

Los aerogeneradores tienen una tolerancia en frecuencia de +/- 3 Hz que pueden soportar de maneracontinua y fuera de este rango soportan hasta 0.5 segundos de operacin es decir que podranajustarse entre 57 y 63 Hz; el cdigo de red para interconexin al sistema mexicano indica unaoperacin instantnea para f>62 Hz y f



Pgina 47

Seleccionaremos el valor de 6470 A/240=26.9583 Amper secundarios.

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor.

El valor del instantneo lo dejaremos al 95% de la falla mxima durante una falla en la cola delcircuito.

6470 0.95240 25.61

D0.020

5.56

26.961.57

2

1

0.02434+

0.462326208640850861:=



Pgina 48

Proteccin 50N/51N-C1

Para el ajuste del pick-up de sobre corriente de tierra consideraremos el 30% de la corriente nominal

del circuito colector.

3000 43 23 0.3 90.37

. 90.37240 0.3765 0.38

Para este caso se utilizara nuevamente curva extremadamente inversa y por ser la primera curva deproteccin 51N podremos ajustar a la palanca mnima disponible en este caso 0.5 nuevamente.

El valor del instantneo lo dejaremos al 90% de la falla mnima de fase a tierra en la cola del circuitopara garantizar sensibilidad.

4900 0.90240 18.375 18.37



Pgina 49


51F 1.57A 0.5S AnsiEI 376.8A

50F 25.61A 0.0S Definida 6146A

51N

0.38A

0.5

S

AnsiEI

91.2

A

50N 18.37A 0.0S Definida 4409A

Proteccin 50/51-C2

Al igual que para C1 seleccionaremos un ajuste del 125% de la corriente nominal en base a lostransformadores de la subestaciones compactas.

3000 43 23 1.25 376.54

RTC 1200/5=240 con saturacin a 24,000 Amp. La corriente secundaria de operacin ser:

376.54240 1.569 1.57 Aplicara la curva extremadamente inversa para facilitar la coordinacin, ahora determinaremos lapalanca suponiendo un tiempo de operacin de 20 ms a Icc mxima suponiendo una falla en punto



Pgina 50

ms lejano es igual a 6.82 KA. Mediante la frmula buscaremos una palanca adecuada para queopere a 20 ms a falla mxima en el extremo del circuito.

Seleccionaremos el valor de 6820 A/240=28.416 Amper secundarios.

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor, como se puedever los valores son muy similares y cercanos a la palanca menor disponible por lo que ajustaremostodos los circuitos con estos valores estandarizados con excepcin del circuito colector 7 que tiene ungenerador menos.

El valor del instantneo lo dejaremos al 95% de la falla mxima durante una falla en la cola del

circuito.

6820 0.95240 26.99

D0.020

5.56

28.42

1.57

2

1

0.02434+

0.483561841900769694:=



Pgina 51


Para el ajuste del pick-up de sobre corriente de tierra consideraremos el 30% de la corriente nominaldel circuito colector.

3000 43 23 0.3 90.37

. 90.37240 0.3765 0.38 Para este caso se utilizara nuevamente curva extremadamente inversa y por ser la primera curva deproteccin 51N podremos ajustar a la palanca mnima disponible en este caso 0.5 nuevamente.


5260 0.90240 19.725 19.72 Proteccin PickUp Retardo Curva Iprim

51F 1.57A 0.5S AnsiEI 376.8A

50F 26.99A 0.0S Definida 6477.6A

51N 0.38A 0.5S AnsiEI 91.2A

50N

19.72A

0.0

S

Definida

4732.8A



Pgina 52

Proteccin 50/51-C3

Al igual que para C2 seleccionaremos un ajuste del 125% de la corriente nominal en base a lostransformadores de la subestaciones compactas.

3000 43 23 1.25 376.54 RTC 1200/5=240 con saturacin a 24,000 Amp. La corriente secundaria de operacin ser:

376.54

240 1.569 1.57

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor, ajustaremostodos los circuitos con estos valores estandarizados con excepcin del circuito colector 7 que tiene ungenerador menos.




Pgina 53

7590 0.95240 30.04



3000 43 23 0.3 90.37

. 90.37240 0.3765 0.38




Pgina 54


5790 0.90

240 21.71


51F 1.57A 0.5S AnsiEI 376.8A

50F 30.04A 0.0S Definida 7209.06A

51N 0.38A 0.5S AnsiEI 91.2A

50N 21.71A 0.0S Definida 5210.4A

Proteccin 50/51-C4

Al igual que para los otros circuito seleccionaremos un ajuste del 125% de la corriente nominal enbase a los transformadores de la subestaciones compactas.

3000 43 23 1.25 376.54



Pgina 55


376.54240 1.569 1.57

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor, ajustaremostodos los circuitos con estos valores estandarizados.


7890 0.95240 31.23





Pgina 56

3000 43 23 0.3 90.37

.

90.37

240 0.3765 0.38



6160 0.90240 23.1


51F 1.57A 0.5S AnsiEI 376.8A

50F 31.23A 0.0S Definida 7495.2A

51N 0.38A 0.5S AnsiEI 91.2A

50N 23.10A 0.0S Definida 5544A



Pgina 57

Proteccin 50/51-C5



376.54240 1.569 1.57

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor, ajustaremostodos los circuitos con estos valores estandarizados.


6570 0.95240 26



Pgina 58



3000 43 23 0.3 90.37

. 90.37240 0.3765 0.38



5550 0.90240 20.81


51F 1.57A 0.5S AnsiEI 376.8A

50F 26A 0.0S Definida 6240A

51N 0.38A 0.5S AnsiEI 91.2A

50N 20.81A 0.0S Definida 4994.4A



Pgina 59

Proteccin 50/51-C6

Al igual que para los otros circuito seleccionaremos un ajuste del 125% de la corriente nominal en

base a los transformadores de la subestaciones compactas.


376.54240 1.569 1.57

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor, ajustaremos

todos los circuitos con estos valores estandarizados.


5660 0.95240 22.40



Pgina 60


Para el ajuste del pick-up de sobre corriente de tierra consideraremos el 30% de la corriente nominal

del circuito colector.

3000 43 23 0.3 90.37

. 90.37240 0.3765 0.38



4600 0.90240 17.25



Pgina 61


51F 1.57A 0.5S AnsiEI 376.8A

50F 22.40A 0.0S Definida 5376A

51N 0.38A 0.5S AnsiEI 91.2A

50N

17.25A

0.0

S

Definida

4140A

Proteccin 50/51-C7


3000 3

3 23 1.25 282.73


282.73240 1.178 1.18

Como el valor de palanca mnimo permitido es 0.5 se tendr que ajustar a este valor.



Pgina 62


5580 0.95

240 22.08



3000 33 23 0.3 67.77

. 67.77240 0.2824 0.28





Pgina 63

4430 0.90240 16.61


51F 1.18 0.5S AnsiEI 283.2A

50F 22.08 0.0S Definida 5299.20A

51N 0.28A 0.5S AnsiEI 67.20A

50N 16.61A 0.0S Definida 3986.40A



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Ajus tes de proteccin 27/59 y 81 recomendado para los siete c ircu itos colec tores.

Proteccin 27/59Ajustesrecomendadosenbaseacdigorojoydatosdelfabricante.

Proteccin

PickUp

Retardo

KV

prim

LL

591 1.25p.u. 0.5Seg 28.75KV

592 1.3p.u. 0.0Seg 29.90KV

271 0.7p.u. 2.6Seg 16.1KV

272 0.55p.u. 0.0Seg 12.65KV

Proteccin 81Los aerogeneradores tienen una tolerancia en frecuencia de +/- 3 Hz que pueden soportar de maneracontinua y fuera de este rango soportan hasta 0.5 segundos de operacin es decir que podranajustarse entre 57 y 63 Hz.

Proteccin Operacin PickUp Retardo

811 Sobref 62.5Hz 0.1Seg.

812 bajaf 57.2Hz 0.1Seg.

Ajus tes de proteccin del Interruptor de Amarre segmento A y B Metal Clad.

Proteccin 50/51-Amarre

Para este caso el criterio para el pick-up de fases debe considerar la posible carga mxima en el

interruptor de amarre ms un porcentaje de proteccin que evite disparos en falso. Seleccionares unajuste del 80% de la corriente nominal para 12 transformadores en subestaciones compactas.

48 10003 23 0.8 963.95 Tenemos una relacin de transformacin de proyecto de 2000/5=400 con saturacin a 40,000 Amp.La corriente secundaria de operacin ser:

963.95400 2.40 Aplicara la curva extremadamente inversa para facilitar la coordinacin, ahora determinaremos lapalanca suponiendo un tiempo de operacin de 150 ms con Icc=7.45 KA que es uno de los valoresms altos en los ajustes de circuitos colectores. Mediante la frmula buscaremos una palancaadecuada para que opere a 150 ms.

Con este valor se calcula 7450 A/400=18.625 Amper secundarios.



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Como el valor de palanca permite dos dgitos redondeamos a 1.26 la palanca.

El valor del instantneo lo dejaremos lo dejaremos deshabilitado porque compromete la selectividadante una falla muy cercana a la barra de 23 KV. Pero podr ajustarse por encima de valor de fallamxima asimtrico en caso de que se aplique un esquema de disparo rpido de bus, podra quedarun ajuste de 7980 A / 400 = 19.95 A secundarios.

Proteccin 50N/51N-Amarre

Para el ajuste del pick-up de sobre corriente de tierra consideraremos el 10% de la corriente nominalque pudiera circular por el amarre.

48 10003 23 0.10 120.49

. . 0.30

D0.15

5.56

18.625

2.4

2

1

0.02434+

1.26881275913114762=:=



Pgina 66

Para este caso se utilizara nuevamente curva extremadamente inversa y para coordinar a 150 msusaremos el valor de falla de tierra de 1845 Amp que es uno de los valores de falla a tierra que sepuede tomar de referencia en circuitos colectores 1845 A/ 400=4.6125.

Se selecciona la palanca de 3.13 y nuevamente no se considera el 50 por comprometer laselectividad.


51F 2.4A 1.26S AnsiEI 960A

50F

19.95

0.0S

Definida

7980A

51N 0.3A 3.13S AnsiEI 120A

D0.15

5.56

4.6125

0.3

2

1

0.02434+

3.12758599356338027=:=



Pgina 67

Ajus tes de proteccin del lado de baja tensin en TR1 y TR2.

Proteccin 50/51

Dado que la informacin se procesa mediante software no es necesario graficar la curva de dao del

transformador ya que el programa lo hace automticamente, esta curva corresponde a la categora IVsegn estndar C37.91. Para este caso el criterio para el pick-up de fases es en base a la potenciadel transformador, debe ser suficiente mente grande para permitir sobre carga del transformador unajuste comn es del 200% al 300% de la potencia mnima de la placa de datos, para este casoaplicaremos 200% de sobrecarga pero dado que el valor de 200% y una curva muy inversa invada lacurva de dao del transformador se tuvo que bajar este ajuste a 180%.


1355.55400 3.38 Aplicara la curva extremadamente inversa para facilitar la coordinacin, ahora determinaremos lapalanca suponiendo un tiempo de operacin de 300 ms con Icc=7.45 KA que es uno de los valoresms altos en los ajustes de circuitos colectores. Mediante la frmula buscaremos una palancaadecuada para que opere a 300 ms.Con este valor se calcula 7450 A/400=18.625 Amper secundarios y posteriormente se aplica laformula de la curva muy inversa.



Pgina 68

Como el valor de palanca permite dos dgitos redondeamos a 1.29 la palanca.

El valor del instantneo puede quedar sujeto a una lgica de disparo rpido de bus y ajustados al125% de la corriente mxima asimtrica de corto circuito que para este caso se ajustara a 9052 Amp/ 400 = 22.63 A secundarios.

Proteccin 50N/51N

Para el ajuste del pick-up de sobre corriente de tierra consideraremos el 20% de la corriente nominaldel transformador.

30 10003 23 0.2 150.617 . 150.617 A400 0.3765 0.38

D10.3

3.922

18.625

3.38

2

1

0.0982+

1.29441542580240658=:=



Pgina 69

Para este caso se utilizara nuevamente curva extremadamente inversa y para coordinar a 300 msusaremos el valor de falla de tierra de 1845 Amp que es uno de los valores de falla a tierra que sepuede tomar de referencia en circuitos colectores 1845 A/ 400=4.6125.

Se selecciona la palanca de 4.81 y nuevamente no se considera el 50 por comprometer laselectividad.


51F 3.38A 1.29S AnsiVI 1352A

50F 22.63 0.0S Definida 9052A

51N

0.38A

4.81

S

AnsiEI

152

A

D

0.3

5.56

4.6125

0.38

2

1

0.02434+4.81270219474560161=:=



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Ajus tes de proteccin 51NT de TR1 y TR2.

Proteccin 51NT

Para esta proteccin tomares el pick-up en base al 30% de la carga nominal del transformador para

poder coordinar con el interruptor del lado de baja del transformador.


225.92320 0.70 Aplicara la curva extremadamente inversa para facilitar la coordinacin, ahora determinaremos la

palanca suponiendo un tiempo de operacin de 400 ms con Icc = 3000 A / 320 =9.375 as coordinarlocon el interruptor de baja. Mediante la frmula buscaremos una palanca adecuada para que opere a400 ms.

Se selecciona la palanca de 7.2 para su correcta coordinacin.

Proteccin

PickUp

Retardo

Curva

Iprim

51NT 0.70A 7.2S AnsiVI 224A

D0.4

5.56

9.375

0.7

2

1

0.02434+

7.20572687743468022=:=



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Ajus tes de proteccin 51H de TR1 y TR2.

Proteccin 51H

Para este caso el criterio para el pick-up de fases es en base a la potencia del transformador, debe

ser suficiente mente grande para permitir sobre carga del transformador un ajuste comn es del 200%al 300% de la potencia mnima de la placa de datos, para este caso aplicaremos 250% para que estepor arriba del ajuste del interruptor en media tensin.

30 10003 115 2.5 376.54 El transformador de corriente disponible para esta proteccin de es de relacin variable,seleccionaremos la relacin ms baja disponible para que sea lo suficientemente sensible para lacorriente nominal de alta de 150.6 Amp y que adicionalmente soporte los niveles de corto circuito dela barra; se selecciona la relacin de 300/5=60 con saturacin a 6,000 Amp. La corriente secundaria

de operacin ser:

376.5460 6.275 Aplicara la curva extremadamente inversa para facilitar la coordinacin, ahora determinaremos lapalanca suponiendo un tiempo de operacin de 400 ms con Icc= 1810 Amp /60 = 30.166 Amperessecundarios y posteriormente se aplica la formula de la curva muy inversa.



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Lo cual nos da una palanca para el 51H de 1.45 Segundos.


51H 6.28A 1.45S AnsiVI 376.8A

D10.4

3.922

30.17

6.28

2

1

0.0982+

1.45017529420334867=:=



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Ajus tes de proteccin 87T

Proteccin Diferencia

Se calculan las corrientes nominales del transformador. Con estos valores debemos seleccin la

relacin de transformacin adecuada de tal forma que no pase del valor nominal secundario del TClos valores de corriente a plena carga que nos garantice la sensibilidad y que a su vez soporte losvalores de corto circuito mximos para evitar posibles saturaciones ante fallas externas.

30 10003 115 150.61

30 1000

3 23

753.08

5 y 100 Se selecciona la relacin ms baja disponible en el TC de relacin variable para el lado de alta, eneste caso 300/5 = 60 y para el lado de baja tenemos relacin fija de 2000/5=400.

InHsec=150.61/60=2.51 InLsec=753.08/400=1.88

El pick-up de la proteccin diferencial debe considera para su arranque los errores detransformadores de corriente y errores de relacin ms un porcentaje de seguridad,

87-1 Pick up erRTC+ MS=10%+5% = 15% por lo que un ajuste de 0.2*I/In es adecuado.

87-2 Pick up Icc Max/ In = 5940 Amp / 753.08 = 7.88 un ajuste de entre 8 y 10 *I/In ser adecuado.Para el porcentaje de la diferencial es necesario considerar los diversos errores; en los TCs, enRTCs, cambiador de derivaciones y un margen de seguridad MS.

%P= 10% (%eTC) + 3% (TC miss-match)+7%(Tap)+5%(MS) = 25% ajuste recomendado 30%.

87SLP1 = 0.3 con base en 0.0 *I/In

Es recomendable subir la pendiente al doble del porcentaje 60% porque se incrementan los errores

en TCs por relacin y saturacin esto a parir del 250% de In.

87SLP2 = 0.6 con base en 2.5 *I/In.



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Ajuste para bloqueo por Inrush

Los valores comunes de componente de 2 armnica durante un arranque de un transformadorsobrepasan normalmente el 15% y con ncleos de alta calidad puede tener valores de 7%, serecomienda un bloque de 2 armnica al 15% de la componente fundamental y activado el bloqueocruzado por al menos tres ciclos.

Ajuste para bloqueo por sobre excitacin

La sobre excitacin se presenta por variaciones en la relacin voltaje frecuencia, ante esta sobreexcitacin se presentan porcentajes de armnicos impares lo cual nos permite evitar un disparo enfalso por esta causa, se pueden presentar valores de 5 armnicas del 26% de la fundamental por locual se recomienda un ajuste de 30% con bloqueo cruzado.

Proteccin Ajuste Retardo

87

1

0.2

0.0

S

872 8 0.0S

87SLP1 0.3 PBase=0.0

87SLP2 0.6 PBase=2.5

2THD 15% 3C

5THD 30% 3C



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Ajus tes de proteccin 50FI

Proteccin contra falla de interruptor

Los tiempos recomendados para falla de interruptor se muestran en la tabla:

Proteccin Retardo

Redisparo 0.3S

86FI 0.250S

Ajus tes de proteccin 67/67N

Proteccin 67 Fases

Para el clculo del pick up consideraremos la potencia que aportan lo aerogeneradores como lapotencia nominal es decir 67.5 MW y con un factor de 150% de la corriente nominal; la relacin detransformacin es de 800/5=160 que queda sensitiva, soporta una saturacin a 16000 A yadicionalmente es igual a la relacin en el otro extremo de la lnea.

67.5 10003 115 .951.5160

535.09160 3.34

Se selecciona una curva muy inversa para facilitar la coordinacin y tiempo de operacin de 300 ms,

para cumplir con el cdigo de red; la corriente de aportacin para una falla junto al bus es de 957 Aprimario y 5.98 A secundarios en base a la relacin seleccionada. Con estos datos se calcula lapalanca.

El relevador de sobre corriente instantneo de fases se deja a un valor de 5120 A para que tengacoordinacin con el valor ajustado en el otro extremo de la lnea, esto es un valor de 32 Asecundarios, pero que solo opere bajo un esquema de comparacin direccional para evitar sobrealcances.

D10.3

3.922

5.98

3.34

2

1

0.0982+

0.159880595318761737=:=



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Proteccin 67N Fase a tierra

Para este tipo de falla la aportacin de este extremo de la lnea es prcticamente nula pero el valorpick up consideraremos la potencia que aportan lo aerogeneradores como la potencia nominal esdecir 67.5 MW y con un factor de 30% de la corriente nominal.

67.5 10003 115 .950.3160

107.02160 0.69

Para una falla cercana al bus tenemos un valor de 540 A primarios y 3.375 A secundarios.

Obtenemos una palanca de 1.11 el instantneo se puede dejar deshabilitado para evitar sobrealcances o limitar por medio de un esquema comparacin direccional, podra estar ajustado a 4640 Aes decir 29 A secundarios.

D10.3

3.922

3.375

0.69

2

1

0.0982+

1.11407924332731780=:=



Pgina 77


67T 3.34 1.6S

67Ins 32 0.0S

67NT

0.69

1.11

67NIns 29 0.0S



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Ajus tes de proteccin 87L PP1

Proteccin 87L SEL-311L

Para los ajustes de esta proteccin dado que trabaja con un plano Alfa que distingue perfectamenteuna falla externa o dentro de la regin de operacin es recomendable dejar los ajustes del fabricantey solo cambiar configuraciones de relacin de TC y configuracin del canal de comunicacin.

Ajustes recomendados:


87LPP 6ASec. 0.0S

87L2P 0.5 0.0S

87LGP OFF

87LR 6

87LANG 195

Proteccin de respaldo 21/21N SEL-311L

Para estos ajustes se requiere los parmetros de la lnea, por lo que se agrega la tabla deimpedancias en base a la informacin suministrada de proyecto, se tienes un RTC=800/5=160 y unaRTP=115KV/0.15 KV=1000 conductor ACSR 795-54 con guarda AW 7 No. 8; Torres E71A21, IRD,E71W21; la lnea con una longitud de 9.851 Km.

ValoresenOhmsprimariosdeZL

RT1 X Y

Pos

0.7362

4.6728

34.4834

Neg 0.7362 4.6728 34.4834

Zero 4.0747 12.9379 19.4276

Se tiene un factor de relacin para Zsec =0.16

ValoresenOhmssecundariosdeZL

RT1 X Y

Pos 0.1178 0.7477 5.5173

Neg 0.1178 0.7477 5.5173

Zero

0.6519

2.0701

3.1084

Se aplicara caracterstica Mho para la proteccin 21 de fases y cuadrilateral para la proteccin 21 deneutro. Como es una lnea corta y que cuenta con una proteccin primaria 87L, se recomiendanalcances cortos para esta proteccin, la zona 1 se ajustara al 70% de la lnea hacia adelante, la zona2 al 120% de la lnea hacia adelante y la Zona 3 al 20% en reversa para bloqueo o utilizacin en unesquema de proteccin asistida por canal de comunicacin.



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Se calcula el factor K0 con la siguiente formula y para esto pasamos la impedancia de la lnea aforma polar.

Adicionalmente se calcula una resistencia de arco para sumarlo a la resistencia de la lnea y definirlos alcance resistivos en el 21N de caracterstica cuadrilateral, con la siguiente frmula:

. 0.16 2.13 ohms secundariosEste valor se sumara la resistencia de la lnea en secuencia cero para determinar su alcance

resistivo.

ZL ANGL Tms

Pos 0.7569 81.0470 NA

Zero 2.1703 72.5200 NA

Z170%F 0.5298461 81.0470 0.0S

Z2120%F 0.9083076 81.0470 0.4S

Z320%B 0.1513846 81.0470 NT

K0 0.622 8.527 NA

XG RG Tms

Z1G70%F

1.44904585 1.94736294 0.0

S

Z2G120%F 2.4840786 3.33833647 0.4S

Z3G20%B 0.4140131 0.55638941 NT

En la tabla superior se muestran los resultados de multiplicar la impedancia de la lnea por suscorrespondientes alcances propuestos.

Ajus tes de proteccin 87L PP2

Proteccin 87L Siemens 7SD52

El relevador trabaja un una pendiente diferencial que se define entre el ajuste 87-1 y el ajuste 87-2que fuera de las relaciones de transformacin y la topologa operacin en la red es prcticamente lonico que se tiene que ajustar.



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Ajustes recomendados:

El ajuste del pick up 87-1 debe ser el doble o triple de la corriente de carga, que se calcula con laformula mostrada:

3 3.63 10

115 60 350 9.851 86.35 3 259.07

87-1=Ic*3/RTC=259.07/160=1.619 A

El ajuste de 87-2 puede ajustarse por arriba de 1.2 por Corriente de nominal a circular en la lnea masla corriente ajustada de carga.

67.5 10003 115 .95 1.2 259 /160 686.85160 4.29

Se recomienda que este por arriba del valor secundario de TCs recomendemos el ajuste de 6 Asecundarios.

Proteccin Ajuste

Retardo

871 1.6ASec. 0.0S

872 6ASec. 0.0S

No se recomienda la activacin del bloque por Inrush ya que no hay ningn TAP de transformacin enmedio de la lnea.

Proteccin de respaldo 21/21N Siemens 7SD52

Para estos ajustes se requiere los parmetros de la lnea, por lo que se agrega la tabla deimpedancias en base a la informacin suministrada de proyecto, se tienes un RTC=800/5=160 y unaRTP=115KV/0.15 KV=1000 conductor ACSR 795-54 con guarda AW 7 No. 8; Torres E71A21, IRD,E71W21; la lnea con una longitud de 9.851 Km.



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ValoresenOhmsprimariosdeZL

RT1 X Y

Pos 0.7362 4.6728 34.4834

Neg 0.7362 4.6728 34.4834

Zero

4.0747

12.9379

19.4276

Se tiene un factor de relacin para Zsec =0.16

ValoresenOhmssecundariosdeZL

RT1 X Y

Pos 0.1178 0.7477 5.5173

Neg 0.1178 0.7477 5.5173

Zero 0.6519 2.0701 3.1084

Se aplicara caracterstica Mho para la proteccin 21 de fases y cuadrilateral para la proteccin 21 deneutro. Como es una lnea corta y que cuenta con una proteccin primaria 87L, se recomiendanalcances cortos para esta proteccin, la zona 1 se ajustara al 70% de la lnea hacia adelante, la zona2 al 120% de la lnea hacia adelante y la Zona 3 al 20% en reversa para bloqueo o utilizacin en unesquema de proteccin asistida por canal de comunicacin.

Para este caso podramos utilizar el factor de correccin RE/RL y XE/XL, pero como tambin sepuede utilizar el factor K0 lo utilizaremos ya que es la misma frmula pero afectada por un despeje enrelacin a la utilizada en el relevador 311L. Se calcula el factor K0 con la siguiente formula y para estoutilizamos los datos que ya tenemos.

Adicionalmente se calcula una resistencia de arco para sumarlo a la resistencia de la lnea y definirlos alcance resistivos en el 21N de caracterstica cuadrilateral, con la siguiente frmula:

. 0.16 2.13 ohms secundarios



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Este valor se sumara la resistencia de la lnea en secuencia cero para determinar su alcanceresistivo.

ZL ANGL Tms

Pos

0.7569

81.0470

NA

Zero 2.1703 72.5200 NA

Z170%F 0.5298461 81.0470 0.0S

Z1B100%F 0.7569 81.0470 0.0S

Z2120%F 0.9083076 81.0470 0.4S

Z320%B 0.1513846 81.0470 NT

K0 0.622 8.527 NA

XG RG Tms

Z1G70%F 1.44904585 1.94736294 0.0S

Z1BG100%F 2.0701 2.7819000 0.0S

Z2G120%F

2.4840786 3.33833647 0.4

S

Z3G20%B 0.4140131 0.55638941 NT

En la tabla superior se muestran los resultados de multiplicar la impedancia de la lnea por suscorrespondientes alcances propuestos.

6. Conclusiones de la coordinacin de protecciones.

Siempre es difcil mantener un equilibrio en entre la proteccin del sistema y la coordinacin y

selectividad de los elementos ante una falla. Por tal motivo cada ajuste calculo se deber probar yratificar en campo de tal forma que se filtren posibles errores humanos; solo en el campo se podr verla operacin correcta de los dispositivos y eso demanda de pruebas exhaustivas que demuestres quees la mejor configuracin para los dispositivos.

El objetivo de la coordinacin es una operacin selectiva y coordinada ante fallas pero al involucrarsemas fuentes de energa y comportamiento del sistema es ms complejo, se sugiere verificar todos losajustes y su prueba de funcionalidad en campo y su correccin si fuera necesario de acuerdo aldesempeo requerido en campo.



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7. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

El estudio es calculado por medio de computadora con el software ETAP 7.0

El clculo de corto circuito se baso en el estndar ANSI/IEEE conforme a las normas siguientes:

IEEE STD 399.1997 POWER SYSTEM ANALYSIS

IEEE STD C37.010.1999 AC HIGH-VOLTAGE CIRCUIT BREAKERS RATED ON A SYMMETRICALCURRENTS BASIS.

IEEE STD 242-2001 RECOMMENDEE PRACTICE FOR PROTECTION AND COORDINATION OFINDUSTRIAL AND COMMERCIAL POWER YSTEMS

IEEE STD C37.91-2000 GUIDE FOR PROTECTIVE RELAY APPLICATIONS TO POWERTRANSFORMERS

IEEE STD 141.1993 ELECTRIC POWER DISTRIBUTION FOR INDUSTRIAL PLANTS

UL STD 489_9.996 SAFETY FOR MODEL CASE CIRCUIT BREAKERS, MOLDED CASESWITCHES, AND CIRCUIT BREAKERS ENCLOSURES

IEEE STD C37.013.1997 AC HIGH-VOLTAGE GENERATOR CIRCUIT BREAKERS RATED ON ASYMMETRICAL CURRENT BASIS

memoria de cortoc circuito y coordinación de protecciones se la mata

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