Protección Diferencial de Línea SIEMENS 7SD610

Ing. Luis Felipe Hernandez ZevallosEspecialista en Protección de Sistemas de Potencia.

PRINCIPIO DE

FUNCIONAMIENTO

UNIDAD DIFERENCIALUNIDAD DIFERENCIAL En este punto se repasan los principios de operación de una unidad diferencial con

frenado porcentual. Con el fin de simplificar la explicación, se considera un elemento protegido (línea, transformador o barras solamente con dos extremos, como el representado en la figura 1. La unidad diferencial operara con las intensidades I-1 e I-2.

Las diferencias entre dichas intensidades, derivadas de la diferente relación de transformación de los TIs o, en el caso de un transformador de potencia, de la relación de transformación del mismo, del grupo de conexión y de los filtros homopolares, se consideran ya compensadas.

UNIDAD DIFERENCIALUNIDAD DIFERENCIAL La unidad diferencial opera en base a dos

magnitudes:

Intensidad diferencial:

Intensidad de frenado: se consideraran las siguientes:

UNIDAD DIFERENCIALUNIDAD DIFERENCIAL

CaracterCaracteríística diferencialstica diferencial

La unidad diferencial operara si el punto (IDIF , IFRE ) esta por encima de la característica asociada. Dicha característica, en los relés de ultima generación, suele ser similar a la representada en la figura 2, con una o dos pendientes de frenado.

CaracterCaracteríística diferencialstica diferencial

Lugares geomLugares geoméétricos de (IDIF, IFRE)tricos de (IDIF, IFRE)

Faltas externas:

◦ Influencia de errores externos◦ Influencia de la saturación de un TI

Faltas internas:

◦ Influencia de la carga◦ Influencia de la saturación de un TI

Fallas externasFallas externas

Influencia de errores externosTeóricamente, en una falla externa, la intensidad diferencial serianula, por lo que el lugar geométrico (/I DIF/ , I FRE ) correspondería al eje de abscisas. Sin embargo existen factores externos, tales como los errores de los TIs o, en el caso de un transformador de potencia, la intensidad de magnetización y la operación del cambiador de tomas o, para una línea, la intensidad capacitiva y los errores en la compensación del canal de comunicaciones, que generan intensidad diferencial. Por ello, elpunto (/I DIF/ , I FRE ) se encuentra en una recta cuya pendiente depende del porcentaje de error que introducen los citados factores. La primera pendiente de la característica diferencial se ajusta para compensar dichos errores.

Influencia de errores externosInfluencia de errores externos

El transformador frente a la saturaciEl transformador frente a la saturacióónn

Un transformador de corriente está saturado cuando su corriente de primario o su carga están por encima de sus valores nominales. La linealidad de la transformación de corriente entre primario y secundario disminuye, de forma que el error es elevado. Se puede observar como la saturación del transformador es inversamente proporcional a la carga.

La diferencia entre los transformadores de corriente para medida o protección es el comportamiento frente a la sobrecarga que se puede producir en el primario.

Los que se aplican en medida, a partir de una sobrecarga se saturan para no dañar al equipo del secundario. En protección, no se saturan hasta una elevada corriente.

Un transformador de protección de clase 5P15 indica que no se satura hasta que pase por el primario 15 veces la corriente nominal.

En los transformadores para medida el parámetro de FACTOR DE SEGURIDAD (FS) nos indica el número de veces de corriente primaria que el transformador es capaz de transferir a los equipos de medida.

Curva de un transformador de corriente de 30 VCurva de un transformador de corriente de 30 V··AA

Curvas de ClaseCurvas de ClaseA: Zona de corriente nominalB: Zona de sobrecarga para transformadores de protecciónC: Zona de sobrecarga máxima para transformadores de medida FS < 5

Fallas externasFallas externas

Influencia de la saturación de un TI

Fallas externasFallas externasInfluencia de la saturación de un TI

Influencia de la saturaciInfluencia de la saturacióón de un TIn de un TI

Fallas externasFallas externas

Influencia de la saturación de un TI

Faltas internasFaltas internas

Presenta 2 tipos de fallas internas:

◦ Influencia de la carga

◦ Influencia de la saturación de un TI

Faltas internasFaltas internas Influencia de la carga

Circuitos de Falla, Prefalla y Falla Pura

Circuitos de Falla, Prefalla y Falla PuraCircuitos de Falla, Prefalla y Falla Pura

Ecuaciones deducidas del grafico:

Fallas InternasFallas Internas Influencia de la carga

Diagrama fasorial asociado al circuito anterior

Influencia de la carga

Influencia de la saturaciInfluencia de la saturacióón de un TIn de un TI

UNIDAD DE COMPARACIUNIDAD DE COMPARACIÓÓN DIRECCIONALN DIRECCIONAL

La unidad de comparación direccional aquí descrita compara la fase de I-1 e I-2. Idealmente, cuando se produce una falla interna al elemento protegido I-1 e I-2 estarán en fase, mientras que si la falla es externa ambas intensidades estarán en contrafase. Este patrón nos hace pensar en una unidad de comparación direccional (o de fase) que discrimina fácilmente la localización de la falta.

Fallas internas

Fallas externas

ComparaciComparacióón Direccionaln DireccionalFallas internas

ComparaciComparacióón Direccionaln Direccional

Fallas externas

DIAGRAMA LOGICO DE LA DIAGRAMA LOGICO DE LA RESTRICCION DEL INRUSH PARA UNA RESTRICCION DEL INRUSH PARA UNA

FASEFASE

CARACTERISTICA DE ARRANQUE DE LA CARACTERISTICA DE ARRANQUE DE LA PROTECCION DIFERENCIAL Idiff>stagePROTECCION DIFERENCIAL Idiff>stage

Circuito de TransmisiCircuito de Transmisióónn La señal de transmisión puede provenir de dos fuentes diferentes (Figura 2-23). Si el

parámetro I-TRIP SEND esta ajustado en YES, cada comando de disparo de la protección diferencial se dirige inmediatamente a la función de transmisión ITrp.sen. “L1 a ... L3 "(intertrip) y transmitida a través del enlace de comunicación en la interfaz de protección de datos.

Además, es posible activar la función de transmisión a través de entradas binarias (disparo remoto). Esto puede hacerse de forma separada para cada fase a través de las funciones de entrada "> Intertrip L1", "> Intertrip L2" y"> Intertrip L3", o para todas las fases juntas (tres polos) a través de la función de entrada binaria "> Intertrip 3pol".

La señal de transmisión se puede retrasar con T-ITRIP BI y prolongado con T-ITRIP PROL BI.

Circuito de RecepciCircuito de Recepcióónn

En el extremo receptor de la señal puede dirigir a un disparo.

En la Figura 2-24 muestra el diagrama lógico. Si la señal recibida es a causa del disparo, entonces será remitido a la desconexión lógica.

EJEMPLO DEL AJUSTE DEL RELE

ELEGIR EL VALOR DE LA ELEGIR EL VALOR DE LA CORRIENTE DIFERENCIALCORRIENTE DIFERENCIAL La sensibilidad de la corriente es ajustada en la dirección 1210 I-DIFF>. Esto es

determinado por el flujo de corriente total en la zona protegida en caso de una falla. Esto es la corriente de falla total, independientemente de cómo se distribuye entre los extremos del elemento protegido.Este valor elegido se debe ajustar en un valor que es mayor que la corriente shunt total en estado de equilibrio de la proteccióndel elemento. Para las líneas aéreas largas, la corriente de compensación debe ser considerado de manera particular. Esto es calculado de la capacidad operativa:

EJEMPLO DE CALCULOEJEMPLO DE CALCULO Cable de un solo conductor lleno de aceite de110KV.

Sección Transversal = 240mm2

Frecuencia Nominal = 50Hz

Longitud s = 16Km

Capacidad de servicio CB’ = 310 nF/km

Transformador de corriente, relación de transformación 600A/5A.

Calculo de la corriente shunt total en estado de equilibrio:

Se ajusta con valores primarios mayores al doble, es decir:

EJEMPLO DE CALCULOEJEMPLO DE CALCULO

Para el ajuste de los valores secundarios, este valor tiene que ser convertido a la cantidad del secundario:

ELECCION DEL VALOR ELECCION DEL VALOR DURANTE EL ENCENDIDODURANTE EL ENCENDIDO

Cuando se cambia el tiempo, los cables de descarga, líneas aéreas y líneas de arco compensado, se pueden producir las reacciones transitorias de alta frecuencia.

Estos picos son considerablemente amortiguados por medio de un filtro digital colocado en la protección diferencial.

TemporizadorTemporizador Puede ser útil para retrasar el disparo de la protección diferencial con un

contador de tiempo adicional, por ejemplo, en caso de bloqueo inverso.

Si la protección diferencial se aplica a una zona aislada o de resonancia conectados a tierra de la red, se deberá garantizar que se evite tropiezos debido a la oscilación transitoria de una falla a tierra única.

Este parámetro sólo puede ser modificado en DIGSI en Configuración adicional.

Inrush restraintInrush restraint

Inrush Restraint se puede activar o desactivar en la dirección 2301 INRUSH REST .

Se basa en la evaluación de la segunda armónica que existe en la corriente de arranque. Una relacion de fabrica del 15% del 2 º ARMÓNICO I2fN/IfN estáajustado debajo de la dirección 2302, que normalmente puede ser asumido.

PARAMETROS DE

AJUSTES

Ajustes del circuito lAjustes del circuito lóógicogico

ESQUEMAS DE CONEXIONADO

DEL RELE

ConexiConexióón de los TCn de los TC

ConexiConexióón de los TC para 2 ln de los TC para 2 lííneas neas conectadas en paralelo conectadas en paralelo

ConexiConexióón de los Transformadores n de los Transformadores de Tenside Tensióónn