CALCULO BE FALLA Y COORBIKACIOS BE K PROTECCIONES EN E … · dbs para casos extremo ds e fallas en...
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S C U E L A POLITÉCNICA NACIONAL CALCULO BE FALLAS Y COORBIKACIOK BE PROTECCIONES EN EL SI.STEKA IKT3GRABO BEL NORTE TESIS BE GRABO PREVIA A LA OBTENCIÓN BEL TITULO BE IN- GENIERO ELÉCTRICO EN LA SS~ PECIALIZACICK BE POTENCIA ¡MARCO A» RENGIFO C QUITO,ENERO 1978
Transcript of CALCULO BE FALLA Y COORBIKACIOS BE K PROTECCIONES EN E … · dbs para casos extremo ds e fallas en...
S C U E L A P O L I T É C N I C A N A C I O N A L
CALCULO BE FALLAS Y COORBIKACIOK BE
PROTECCIONES EN EL SI.STEKA IKT3GRABO
BEL NORTE
TESIS BE GRABO PREVIA A LA
OBTENCIÓN BEL TITULO BE IN-
GENIERO ELÉCTRICO EN LA SS~
PECIALIZACICK BE POTENCIA
¡MARCO A » RENGIFO C QUITO,ENERO 1978
CERTIFICO,que la presente 2ESIS DE GRADO
fue elaborada en su totalidad por el se-
ñor HARCO A* REHG-IFO C.pbajo'mi dirección,
Julio ¿fU3?,do
DIREC20R DE 2ESIS
R O L O G O
necesidad imperiosa de dar un buen servicio a todo
t£po de abonado,residencialt industrial etc*,como tam-
bfien el respectivo cuidado que se debe tener de todo
elL equipo instalado hace que las protecciones satín fun-
damentales en un siste-ma ' '
Ufia buena protección hace que el servicio sea res tabla-¡
c[ldo lo mas antes posible y evita la destrucción de los
elementos instalados cerca de una falla que se produsca*
EO- presente estudio ha tomado como base estos princi-
p|ios deuna necesidad y de un recurso a nos vemos aboca-i¡
dbs para casos extremos de fallas en un sistema «í
S^ va a tratar en lo posible -de presentar pasos defini-
dos para llegar a la coordinación de todas las protec-
ciones , desde la recopilación de todos los datos 9 cálcu-
lo dereactancias de secuencia ,hasta el cálculo de fallasipara las doscondiciones de máxima 5: miiiima generación*
i| iA| los resultados que se trata de llegar es al de formar¡s!e una idea de la magnitud y la distribución que var a
itiener las corrientes de falla 9 como también de como prepa
el equipo de protección para cuando estas se produa —
Se tomó como base de este estudio el Sistema Norte por
tiener un poeo más de axceso a la información pertinente¡
d!e este sistema. .!
para el cálculo de flujos de carga y cortocircuitos seihja utilizado programas digitales del Computador , porque
icireoa todo rescurs o disponible debe ser empleado en inge —
n|ieria 9 que haga que el estudio sea lo mis exacto posible
y| además los resultados sean evaluados rápidamente»
Í N D I C E
Página
CAPICULO I
ESTUDIO DE FALLAS
3J*18~ Características generales del Sistema ac-
i tuál y proyectado para 198C »»*•*.....•.,,* 1i ;
Ij *2 *~ Características eléctricas del Sistema,so
bre ge r. e ra c i ón, t ransmis i ón,sub transmisión
y subestaciones principales»»».». « * « . 9 * * 6 „ * 7
.3»- Calculo de impedancias de secuencias s posi-
tiva ,negativa y cero de las líneas de trans
misión para el sistema actual y para 1980 . .15
«4.-Calculo de impedancias del Sistema en por uni
dadjdeterminación de la potencia base y diagra
mas unifllares del Sistema * » * * . . . • « . ; « » » • * . 3 0
«5»- Condiciones para el estudio de fallas del
S istema máxima y mínima genera ción para el
S istema actual y para '1980 » » » « « • « » * • . • . * . -46
*6.~ Calculo de fallassmonofásicas,trifásicas,bi \s en las. principales barras del Sisterru
y demás sitios de protección • . « . * * * . * • « * * • V5(X ;
»7*- Comparación de los diferentes tipos de cor- \s « * 6 » 9 . « « « « . * « » . * « » . . . * « . » * * » * . »
\1.8.- Estudio de flujos de carga -para el Sistema
a máxima y mínima carga » * . » . . • « » . * . * • • * • « • * . 7 5
1.9»- Determinación de los tipos de falla a estudiar
se en el sistema para la coordinación de las
protecciones « • • « • • • « « • • t * » « * * « * » * * * * « « * * « » * « * 7 4 A
CAPITULO II . '
COORDINACIÓN DE LAS PROTECCIONESpagina
2J1«- Ubicación y característica de los transfor-
| madores de corriente « » • * » « . . « . » * • * * * * • . « . 105i •
2 ¿2»- Criterios generales para la selección de las
| protecciones más económicas y eficaces del
e * * a « * « « a e « 9 B « « » « M * » * » - e « * * » B « « e » » 1 1 0
113
Características eléctricas de los relés a u-
tili^arse en el Sistema » * . * « . * * * « . .
Determinación de los tiempos de apertura de
los relés para la corriente de í'alla respecti
»- Calibra-ción de los relés para cada una de las
, , » » « * «barras y demás sitios de protección .
k- Coordinación de to,das las proteccicr.es del
A » » « s e « e « « < > a B a a ( l « > « f t
125
132 A
CAPITULO III
CONCLUSIONES GENERALES
.'»— Evaluación del estudio « «...«»*...,.. ,.«,.«,..
:»*• Estado actual del Sistema comparada con los
est'udáos realizados . « « « . . « S B * . . * . . * . . - . . » * . * ,
¡*- Recomendaciones
i-.— Referencias*
135
CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA ACTUAL Y PROTECCIÓN PARA" 1980
ÁREA ¿E INFLUENCIA (3)i
El.Sistema Norte comprende las provincias de Carchi?Imbabura!-
y la £arte Noreste de la provincia de Pichincha ,i
Las dbs ciudades más importantes de este Sistema son Ibarjcai •y Tulóánpcon una población aproximada de 57*377 y 32.386 ha-
!
bitanies respectivamente en 1976*
¡
ESTADA ACTUAL DEL SISTEMA ELÉCTRICO
i¡
El servicio eléctrico en este Sistemapestá a cargo de la Em-
presa ¡Regional del Norte y el Municipio del Cantón Cotacachi
Estas|entidades proporcionan servicio a Sistemas elctricos
independiente *!
Comprenden dentro del Sistema Korte ?las empresas Electricéisi
IbarrápTulcáripy Montufar y de los Municipios de Tulcán sEspe™
¿o y íjjotacachi»
La capacidad instalada en el Sistema Korte es de 10*720 KW
de lo¿ curies 8.000 KW corresponden a la central hidroelec-T . '
trica | El Ambi.Debe'- mensionarse que para la potencia instala»
da$ no se considera 2«597 KW de centrales menores tanto hidráu-
licas como térmicas*que se encuentran er, reparación^y 440 BC
KVÍ del Municipio de Cotacachi.
El consumo industrial importante del Sistemafal momento se
autoa^astece con centrales de propiedad de las industriasP¡ '
tal e¿ el caso del Ingenio Tababuela y la Fábrica Imbabura.
PROTEOCIOK DE LA DEMANDA
[•El crecimiento estimado de la Demanda Máxima y de la Energía
Generada para el período 1977-1980 es la siguiente s (1)
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24,8
22.57
previsto sse in
GENERACIÓN
ENERGÍA GENERADA
(GWH) (56)
DEMANDA MAX:
( M W )
PROGRfKA DE OBRAS PARA EL PERIODO 1977-1982
Las obras programadas para este período?se detallan a cor.ti-
nuacipn y en resumen sor. las siguientes!
1* 57 MW reparador.
5*00 MW térmicos (*)
UJBrAKSJPORIOACION
TRANSMISIÓN
2«5 MVA traslado
9«75 MVA nuev.os
69 3CV
34.5 KV
13.8
65
22 Km*
538 Km.
15800 abonados.
Notas (*) De los 5-00" MW Térmicos ,2 ,5 MW son programadosi
por IKECEL (Grupo Stand By) en caso de emergencia*
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CRONOGRAFÍA DE OBRAS
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1* GENERACIÓN
1 x 2500 KW Diesel
1 x 2500 KW Diesel (Stand By)
Reparación Centrales Otavalo, Atuntaqui
San Gabriel 1100 KW.
Rep* Central SI Ángel íf?2 KWi
2* TRANSFORMACIÓN
El Ángel 1 MVA-34.5/13.8KV
San Gabriel 1.25 MVA-34 . 5/13 • 8KV
Otavalo £.75KVA-6 9/3*1- 5/13 .8KV
Chota 2.5 MVA-34.5/13.8 SV (Traslado/
Atuntaqul J«75 MVA -69/34*5/13*8 KV
3« TRANSMISIÓN
Líneas 69KV
Ibarra - Otavalo 15Km
Ibarra - San Gabriel 50Km
Líneas a 34.5 KV
Otavalo Fea Cemento - " 12Km
Ibarra - Atuntaqui lOKm
Lineas a 13.8 KV __
Ttlcán - Tufiño HKm
Area.de ¡Tulcán lOOKm
La Paz-EJumi chaca- El Colorodo lOKra
Los Andes - García Moreno 8 Km
Área de San Gabriel 50 Km
EL Ángel-San Isidro-Mira-
Pueblo Viejo 18.5Km
Mira- J*Montal¥0-Concepci6n ll*5Kra
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1978 1979
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1980 1981 1982
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Área de jíl Ángel 50 Km
PimampirJD-Chugá-Monte Olivo
Chugá- SJín Franeisco y
Chugá- MUcosta 30Km¡
Área de Abarra lOOKm
Área de ^tuntaqui 50Km
Área de JDtavalo . 50Km
Área de Cayambe 50Km
4* DISTRIBUCIÓN
Área de
Área de
Área de
Área de
Área de
Área de
Área de
• Área de
Tul can 5000ab
San Gabriel 700ab_El Ángel aOOOab
El Chota 500ab
Ibarra 2600ab
Atuntaqui lOOOab
Otavalo 8000ab
Cayambe lOOOab»
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le2*~CARACrJ?EÍaS£ICAS ELÉCTRICAS DEL SISTEMA (1)f(3)»(4),(14)
G-ENERACJION»- Aparecen como pricipales fuentes de generación
la Central Hidráulica El Ambi con dos unidades de 5000 KVA
La Central dérmica Diesel de ÍDulcán con 957 KVApy la Central
La Play^x con tres unidades de 550 KVA.
Para 1980 aparecerá como fuentes de generación principal Qui-
to que ^ervirá de enlace con el Sistema Nacional Interconecta-,
do y alimentará al Sistema Norte a través de una linea de trans
misión ^e 138 KV*i
Existen!además otras fuentes de generación aisladas y que no es
tan conectadas al Sistema y otras que se encuentran en repara-
ciónpla£ cualea serán reparadas y puestas en funcionamiento enii
el futu^o*Estas sons
-Gentrai El Ángel con 472 KVA •
«CentratesfOtavalo,Atuntaqui?San Gabriel 1110 KVA*
Los dat<|>6 de las principales Centrales de generación se encuen-
tran tabulados a continuación.
LINEAS DE TRANSMISIÓN Y SUBIRANSMISION„-Se considerará como li<ineas de¡transmisión a las de 138 KVPy-34«5 KVt
Como lineas de subtransmisión las lineas de 13*8 KV»6«3 KV y 5
Se ha proyectado para el futuro la construcción de las siguien-
tes lineas;
-Ibarra-Otavalo de 2O Km. a 69 KV.
Fabrica de Cemento de 12 Km. a 34*5KV
-La Paz-^Rumichaca-Bl Colorado de 10 Km» a 13-8 KV*
¡Codas estas lineas deberán ser consideradas para el estudio de
flujos ¿e potencia para 1980 y para el cálculo de cortocircuitos
para el mismo año.
Loe datos de todas las lineas principales q.ue se emplearan en el
presenté trabajo»se encuentra tabuladas a continuación*
- Todos los datos referentes a transíormción se
presentan tabulados con todas sus características eléctricas y-\ - - ' " "
hubicaclión»
En cuanjto a tranformación se ha proyectado constuir una sub es-
tación ¡en el Ángel de 1.0 MVA con relación de voltajes de 34t5/¡
13 »8 KV!»', ampliaciones en Otavalo con 3 transformadores de 5 MVA
con reljación de voltajes de 69/34*~5,,KV* s!Eulcán con 1X3*75 MVA
con reljación de voltajes de • 3475/13*8 KV» py San Gabriel con
1X1 HVAJ a 34.5/13.8 KV. """"" "! .. .
Para 'laj ©cometida a la fabrica de cemento Selva Alegre (que se
halla a}ctutilmente en estudip)saldrá desde la subestación Korte
a 34*5 ¡(esta linea estará aislada para 69 KV) KV,que después
pasará ja transmitir a 69KV8y llega a•la subestación Otavalo.
Existe |la alternativa de llevar una linea a 34«5 KV desde Atun-
taqui hasta la fabrica s siendo la Empresa interesada la que
construya la linea ,1o que resulta más ventajoso para la empre-¡
za elecjtrica*
. Se ha Recogido la primera alternativa y la distancia existente
desde jja subestación Norte y Otavalo es de 18 km.
pespueej se ha previsto la construcción de otra linea a 69 KV
que sajfe desde la subestación Norte hasta Otavalo para abaste-
cer energía a la fabrica de Cemento como a poblaciones aleda-
ñas. Hajy que anotar también que como consta en el cror.ogramai
de obr<4s del sistema Norte, la línea Jbarra San Gabriel se ha
previsto que sea puesta en funcionamiento a 69 KV la que ac-
tualmeiite .está a 34 »5 KV cambiando los aisladores de las to-
rres, y demás poeteria«Esto está -previsto para el año 818año
que está fuera de este estudio?por lo tanto no se va a consi
derar este cambio a
GENERACIÓN ( 1 ) » ( 3 ) * ( 4 ) , ( 1 4 ) ;
GENERAL
.
AMBI !
GRUPOS DIESELIBARRA
HQJA BLANCA
AIUMíDAQtJI
CO-ÍCACACHI
0£ AVALO Nfel
00? AVALO Ne 2
'SAN GABRIEL
LA PLAYA
DIESEL 2ULCAN
EL. SAGRARIO
ON2ANON
JORDÁN
UNIDA-DES
2
2
2
2
2
2
1
1
3
1
2
2
1
POTENCIA
KVA
5000
396
365385
200
250300
250
527
375
550
775
396
250
527
COS -r/
U/-f:<
0.8
0.8
0.8
0.8
0 « 8
0-8
0.8
i
0 B 8
0,8
0*8
0*8
0*8
0*8
VOLTAJEGENERADO
"^-K-V™"^
4*16
0.22
.6.3
0.40.23
0.4
5
0.4 -
0 * 4
6.3
.4*16
0,22
0,4
0*4
to
Xd)
0.2
Q * 2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0*2
0,2
Xo
0.18
0.18
0.18
0.18
0.18
0.1&
0.18
0*18
0.18
0.18
0.18
0.18
0.18
X
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0.2
0 .2
0.2
0 * 2
0.2
0.2
0.2
0.2
CONECCIOK
Yo
Yo
Yo
•
Yo
Yo
-10
CENTRAL
i
QUITUGI
SAN FRANCESCO
AMBUQUI
AMBI •:•
SAN LUIS
\-
DES
2
2
4
¡
3
6
PONENCIA
KVA -
.250
250300
1150.1150125
62.5
90300400
12567375033
110
Cos
0.8
0.8
0.8
0*8
0.8
i
VOLTAJEGENERADO
KV
5.0
1
0.4i
0.380.380*380.125
5.25
0.22
Xd
0.2
0.2
0 .2
-
0.2
0*2 .
.
Xo
0.18
0*18-
0..18
0-18
0.18
X
0.2
0.2
0.2
0*2
0 « 2
CONECCION
-11-SUBESTACIONES ( 1 ) » ( 3 ) * (4) ,.(14)
TRANSFORMADOR
¡
S/ AKBI (2)
S/ CHOTA
S/SAK: GABRIEL
S/TULCAK 1
S/TULCAN 2
CENTRAL DIESEIOÍULCAN
S/OTAVALOMONS ERRASE
S/OTAVALO 2
S/CAYAMBB
i
S/BAJADA IBA-RRA (2)
S/BAJÍDA IBA-ERA|
S/BAJ!DA IBA-RRA
CONECCIOK
Ydl
DYN
DYK
YYo
• Ydll
Ydll
YYo
Ydll
YYo
YYo
Ydl
-
POTENCIA
KVA
5000
500
1250
2500
1000
2000/2500
1000/1250
2000/2500
40.00
1200
420
ALTATENSIÓN
KV
34.5
i
34.'5'
34.5
3 4 - 5 '
13.8
13.8
34,5i
13*8
34.5
34.5
13*8
6.3
BAJA
KV
4.16
13-8
13.8
13.8
6.3
6.3
13-8
5
13-8
13,8
6.3
0,22
IKPEDANCIAEN %
7
4.93
5.78
6.33
6,4
5
5.05
4.44
5*05
7
5
3-9
•12-
SUBESTACIONES
TRANSFORMADOR
HOJA BLANCA
OTAVALO
G «3UARES
OTAVAL0
OTAYALO
S« FRANCISCO
ONTAKOK
ATUKTAClUI
ATUNTAQUI
EL ANGJSL
S/ NORTE
S/ NORTE
S/OTAVÍLO*
S/ATUKTAQUI
S/ CHOTA
S/S* GABRIEL; #
c¡ /ípTTT.r1 A TJ TO/ -L VJJV^ÜM •*-
CONECCIOIS
-
DYo
OT'o
DYo
DYo
DYo
DYN
DYN
YYo
POTENCIA
UVA
300
3*750*0
180
120
200
500
500
3X 1,83
250
2500
20000
.30000
15000
3750
20CO
1250
1250
ALTATENSI03
KV
13.8
34.5
6.3
5*0
5.0
6.0
13.2
' 5*25
5.25
34.5
138 .0
138.0
' 69*0
34.5
34*. 5
34.5
34.5
BAJAt TENSIOI
KV
6.3
13-8
5.0
0.22
0.22
0.40
0.40
0.22
0.22
13-8
69.0
34.5
34.5
13,8
13 08
13 «8
13.8
IKPEDANCIA[ EN
2.7
4.2
17.5
15.0
13-0
10.0
7
10.0
10.0
10.0
Todas esta subestaciones han^sido programadas para entrar
en funcionamiento hasta 1980.J£nxel cronograma de obras pa
ra el período de 1977-1982 contenpla estas subestaciones.
LINEAS DE TRANSMISIÓN? Y • SUBOÍRANSMISIOM. ( 1 ) , ( 3 ) , ( 4 ) t ( 1 4 )
LINE!
DE
S/AMBI
S/SECCIONAMIENTO
S/SECCIONAKIENTO
S/SECCIOHAMIENTO
S/OTAVALC
S/ CHOTA
S/TULCAK
G.SUARE2
S.GABRIEI
TULCAN 2
CHAPUELA1
#OTAVALO
HASTA
S/SECCIOWAMIEKTO
S/BAJADAIBARRA
S/ CHOTA
OTAVALO
CAYAMBE
S/SAM GA;BRIEL
C.LA PLA
S . PABLO
, -TULCAH
CHAPUELA1
DIESELÍBUIíCAN
G-.SUAREÍ:
VOLTAJE
KV
34.5
34.5
34.5
34.5
34.5
34.5
6.3
6.3
34.5
13-8
6.3
5*0
CONDUCTOR
CALIBREMCMAWG
2/0
2/0
336.4
300.0
2/0
336.4
1
2
336.4
2
- 1
2
MATE-RIAL
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
i
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
Ka PASES
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
DISTADCÍAKm.
5.0
1.5
16.6
22.0
23.0
34.0
2.5
2,5
30.7
1.5
1.0
11.0
IMPEDANCIA
(OHMIOS)
2*7904-á 2.250
0.285- 0 0.662
3.1544-j 7.340
4.680+á S.478
12.824-010,320
..47 .»0
2.139+á 1.175
2.630-j-j 1.200
5.8104-J11.660
1.5724-í 0.716
0.860-K) 0.471
9.1204-á 5.020
-14-
LIHEA
PE
SAGRARIO
ALPACHACA
ALPACHACA
S/KORTE
OTAVALC
OT»o **
HASTA
C/HOJA
ATUKTA-ftUI
Ó/NORTE
OTAVALC
ÍABRXCACEMENTO
.S/KORTE¡
VOLTAJE
KV
6.3
34.5
34.5
69.0
34.5
138.0
CONDUCTOR
CALIBREKCMAW£
2
336 «4
266.8
336.4
336.4
477*0
MATE-RIAL
Cu
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
ACSR
N.PAS^S
3í
' , 3
3
3
3
3
DISTANCÍA
Km.
5.5
10.0
8.0
18.0
18.0
80.0
IMPEDAKCIA
(OHMIOS)
0.960-há 0.654
1,9104-0" 3.870
1.925+3 3*166
3*4434-3 8,280
3 * 4404-0 6 .980
5*4004-0*19.486
Esta linea ha eido construida para funcionar a 13-.8 KV •
Esta linea será constrida para funcionar a 138 KV y a doble
circuito*
I A G R A M A . U N X F I L A R
S I S T E M A A C O J U A I i
•15-
> 1«3»-€ALCULO DE IMPED4.NCIA3 DE S.EC(UEKCIA POSITIVA (2)O --Yf. I t*- •:? f £ i-í-=• £ f ¿ f o'v '' " ' '»S CO^ c>-jc"' "i'; -'.'r ^^-. ,;•'.' S / C 9 í?' 'v-'1 rt tíj Fi,r , , - -. i . - -. -. j se-
Se va?fa utilisar las formulas y tablas del libro "Oíransmission andDistribution Reference Book " de la Westinghouse capitulo 3»La fórmula empleada para el cálculo de impedancias de secuencia po-sitiva es la siguiente s
Donde sra = Resistencia en_n, por unidad de longitud y por conductor
para 50°C y 60 ciclos/sg.Xa = Reactancia en si- por unidad de longitud y por conductor
para un pie de espaciamiento y 60 ciclos/sg*. Xd — Factor de espaciamiento de la reactancia inductiva pa-
; ra 60 ciclos en por unidad de longit ud»Ii = Longitud
G-MD = Distancia media geométrica de acuerdo a la disposiciónde los conductores*
Sodas las lineas del sistema son de un solo circuito trifásico*Los valores de cada uno de estos parámetros están dados en:
ra =Xa =Xd «
GMD =
/milla/ milla .f millaspies y pulgadas
1.- LINEAS DE .TRANSMISIÓN 'DE 34.5 KVi
LIHEA S/SECCIOKAHIEKTO ALPACHACA - S/ CHOTA
Conductor = 356.4 MCM - ACSRLongitud = 10.38 millas
GMD « \i2.955x2.955x2.4 « 2.757m = 9 pies¥
ra = O.306 Q-lfase/millaXa = O.445rx/fase/millaXd 5= O «266^2./fase/milla
10.38
» (3J176+ 07.386 )
•16-
LIHEA S/SECCIONAMIEOTO ALPACHACA - S/BAJADA DE IBARRA EL SAGRARIO
Conductor ~ 336.4 MCK - ACSRLongitud = 0.93 millasGrMD ; = 9 pies
« O* 30 6 .^/fase/millaa 0*445-3-/fase/milla« O a$66-SX/£ ase/milla
0.93
» (0*285+ i<
LINEA M0KSERRAOJE -S/CAYÁMBE
Conductor = 2/0 ÁWG ACSRLongitud s= 14*29 millas
GMD = ^ l.lxl «1x1. 5 "1.22 m « 4 pies
ra = 0,897^/fase/millaXa » O. 554^/fase/millaXd = 0«168^i./fase/milla
0(0.5544- 0.168JJ 14.29í
m (12.820-f ¿10*320)
LINEA SÍ, AMBI - S/SECCIOMAMJENÍCO ALPACHACA
Conductor == 2/0 AWG ACSRLongituid = 3 «11 millasG-MD ' » 4 pies
ra = 0*897 - /fase/millaXa « 0*;554ja/fase/millaXd «-Ó*
897+ d (0.554+ 0.168)] 3-11
(2I.790+ J2.250)
LIHEA S/ CHOTA - S/SAW GABRIEL
Conductor = 336.4 KCM ACSRLongitud = 21 «13 millas
— 1 *7_•*- I *~
ra « O * 30 6 3-¡ fas e/ mili aXa « O«445 -/fase/millaXd s 0*168.S*./fase/milla
"1«= o«306+ j (0 . 445+ 0.168) 1 21*13-j
* (6*470 + jl3*100)
ALPACHACA - MOKSEHRAXE
Conductor = 300 MCM ACSRLongitud « 13* 67 millas
ra «= O* J42 ^-/fase/millaXa « 0.452^L/fase/millaXd e O ,X68^-/ fase/ milla
» JJD.342 + 3 ( 0 * 4 5 2 + 0,168}^ 13.67
LINEA S/SAK GABRIEL - S/2ULCAN- 1
Conductor « 336,4 MCM ACSRLongitud = 19*08 millasGrMD ! = 4 piesra » 0,306 $*•/ fase/milla .Xa as O *445-fí-/f ase/millaXd B O *PL68^./ fase/milla
^1 * Tp. 306+ j (0 .445+ 0*168)]] 19*08
¿1 * ( S. 810 + olí « 660 )
IiIKEAS DE TRAKSMISION Y SÜB3?RAMSir¿ISION DE 13.8 - 6,3 - 5
fí/OIULCAl? 2 - S/CHAPUELA 1
Conductjor = 2 ACSRlongit uid = 0 * 9 3 millas
3iy 0,7x1* 5x2* 2 = l*32m s 4 pies 4 pulg,
2 2lTl " O milla
0.93
« (1^572-f ¿0*716)
SAN PABLO - GONZALES ZUARES
Conductor = 2 AWG ACSRLongitud = 1* 55 millasGMB - | « 4 pies 4 pulgadas
ra = 1. $90 -tf-/f ase/millaXa = O. $92_C*./fase/millaXd » 0*Í78jEL/f ase/milla
2! = [jL¿690-h j(08592+ 0.178)] 1.55
Zx » (2,630+ al- 200)
LIHEA Eíi SAGRARIO 2 - HOJA BLANCA
Conductor a 2 AWG CuLongitud = 3 «42 millasGMB ; = 4 pies 4 pulgadas
ra = 1« 120 -O./ fase/millaXa = O * 568 .£2_/ fase/ milla
Zi = Ql, 120 + o(0.5684- 0.178)]] 3-42
Zl - (3.830+ j2.570)_^
LINEA CHAPUELA 1 - ÜÍÜLCAN DIESEL 2
Conductor a 1 AWG ACSRLongitud = O « 62 millasGMD a 4 pies 4 pulgadas
ra » 1 * 380 _fz,/ fase/ millaXa » O. p80 JO. /fase/ millaXd = 0,178ü./fase/milla
zl « JJLÍ.380+ d(0*580'+ 0.178)"] 0.62
Z = (OÍ860+ JO
-19-
S/DIESEL OJULCA& 2 - C/LA PLAYA
Co(nductpr = 1 AWCJ ACSRLongituÜ = 1« 55ffiillasGMD • = 4 pies 4 pulgadas
ra = 1* 380 Si- /fase/millaXa = O s 580^2-/f ase/millaXd = 0
= [l. 380+ á (0 . 580+ 0.178)"! 1.55
« (2Í.139+ jl
L1KEA OTAVALO 1 - G-OK2ALES ZUARES
Conductor = 2 AWG- ACSRLongitud = 6, 52 millasG-MD = 4 pies 4 pulgadas
ra = 1 . 410 Sí-/ fase/ millaXa » O»i592-^/fase/millaXd « O. Í78i2-/f ase/milla
6.52
Z-L « (9.120+^5.020)^2.
;
IiIKEA AIiPACEACA - AEUMJAQUI
Conductor = 336*4 MGM
Longitud «= 6 «2"pnillae
GMB « 4 pies
ra » 0*306 Si-/ fas e/ milla
Xa a= O
.91+ á 3.87)-^-
I/IKEA (ALPACHACA-S/ KORMÍ
Conductor = 266,8 MCM
Longitud » 5 Millas
GMD
-20-
pies
ra * O «385 ^-/fase/milla
0*465 ^-/fase/milla
Xd ¿= 0.168 ^/fase/milla
(1.925+ S 3.166) sz.
LINEA OEAVAIiO-ffABRXCA BE CEMBMIO
Conductor = 336.4 MCM
Longitud = 11.25
G-MD » 4 pies
ra ¿= 0»306-ft-/;£ase/milla
Xa
Xd á= 0.168 J*/fase/milla
(3*44-*- O
Xa
Xd
LIKBA S/ NORTE '- OTAVALO
Con
Longitud
GMD
ductor B 336.4 MCM
5= 11.25 millas
» 10 pies 6 pulgadas
O «306 -*V fas e/milla
^ O .451 -£*/ fas e/ milla
= Oe285 /fase/milla
(3.443 -va 8.280)
LINEA Quilbo - S/ WOR2E
Conductor « 477 MCM
L©ngitud « 50 millas
Para esta linea de doble
circuito se utilizará la
siguiente formula*(2)
r -£a.+jXi -s
7.6 m
7.6m
8m
•21-
., A
60 2 GMR 12
ra ±=
J3~/ milla
£ ss frecuencia en ciclos
G-KRs= Radio medio -geométrico en pies
Bab= Distancia desde el conductor a hastu el con-
ductor b en pies .
ra = Resistencia del conductor en J -/ fase/ milla
O «3897-SL/ fase/milla
0.216 _TL/fase/milla
( 5*40-+ á 19-48)
•22-
CALCULO BE REACTANCIAS DE SECUENCIA CERO (7)
Se yan a utilisar las formulas siguientes para el cálcu
lo de las impe dáñelas de secuencia cero de todas las l£
nea¡3 del sistema* (7)
Par¿ un circuito trifásico sin hilo de guardia
roZ 77+2 78
Para doble circuito trifásico con dos hilos de guardia
un circuito trifásico con un hilo de guardia
-i2..
los cálculos respectivos se va a considerar que J°
la tierra para terreno húmedo es igual a 100>/m-^yy
.gual a 60 ciclos* -De donde obtendremos q.ue s
65900/77? cm« * 85*050,68 cm.
don^e s De = distancia entre los conductores ficticios
en el q,ue se encuentra la corriente de re-
torno por tierra«
t« Impedancia propia de los conductores de fases
Zll = Re* O.000988*+ d 0.002893f Log1Q DeGMRa
Don&e í Ra = Desistencia del conductor de fase en
B Frecuencia en ciclos
«= 85,050 om.
G-MRa « Radio medio geométrico del conductor en
» Impedancia mutua entre los conductores de una terna
*8 0*000988£-f i 0*002893f IiOgin De jZ./Km«
¡ GMD
Doñees G-MD = Distancia media geométrica entre los conductoij res de una terna *
5, -- - -
217Í- Impedancia mutua entre un hilo de tierra y un conduc
I t or *
Z17|= 0«0009S8:e+á O.*002893£ I*og10 De JL. /km.
is=l»n
Doñees Di-y « Distancia entre el conductor de tierra y cada¡; uno de los conductores de fase*¡! i » lsni 'i n * 3 para líneas d-e un solo circuitoi
i n = 6 para líneas de dos circuitos
214!- Impedancia mutua entre conductores de la primera ter-
na y conductores de la segurada terna para líneas dei
doble circuito*
= 0.000988£4-3 0.0028S3*" Iiognr,- De
= Impedancia propia del conductor de tierra
« 0.000988f -t-Rg-f ¿0.i ' GÍ-iRg
Donde: Rg = Resistencia del conductor de tierra
» Radio medio geométrico del conductor de tierra
©n cm»
S78 ** Impedancia mutua entre h.ilos o cables de tierra
Z78| » 0,00159 f -h j X78i 1.6093
?8 0*004657 f1 «6093 D78
la distancia entre hilos de tierra en igua-
les unidades q.ue De »
'11
CÁLCULOS s
Linea CAYANBE-OTAVALO
Conductor = 2 / 0 ACSR
Longitud = 23
Sin
20
Ra = 0*5602
• 0.05928 4- ¿(
hilo de guardia
2 Z12)
Log10 85.050,68G-í-^Ra
= (0*6190-i-áC.996) ,m
= 0*05928+^0*17358 Log10 85.050,68GHD
GMD a 100 ¿!22 cm,
- á 0.4936) .
«(0,6199 4- j 1.548)-a/Km
LIKEA AMBJ-ALPACHACA
Conductor = 2/0 ACSR
Loni tud = 5 Km,
Sin hilo de guardia
20 ! = (0 a 6 l99 - t á 1*548)
2o «(3 .099-V-á 7.744)
/Km
-25-
CHOOÍA'-SAN GABRIEL.
Cünductor « 336*4 MCM
fc 34 Km*
Sin
Ra
hilo de guardia
Z
'12
O
« ( 0.1913 4- d 0.8747) jo/Km,
=s(0*0592 -h á 0.4936)
= (0.30994- d 1-8616)
**(10»54'+ d 63.30 )
LIKEA OOJAVALO-ALPACHACA
Conductor « 300 MCM
Longitud * 22
Sin
Ra fe
hilo de guardia
0*2125 /Km
U (0.27184-J 0*8789)
¡* (0*05921-á 0^4936)
[*» (0.3903-f d 1*8659)
¡* (8*587 ^ d 41*050)
m ,
i , /Km.
/Km.
SAN GABRIEL-OJULCAN
* 336^4 MCM
Longitud a. 50*7Km,
Sin ¡hilo de guardia
( 0.30994- d 1.-8616)
(9.5139 f- i- 57-:
2-SUBESTACIÓN 1- (l-ULCAK)
£ ACSR
Longitud «- 3^«-5 K m » ^
Sin ¡hilo der guardia
Zn «I {1.0.688 4-i 2.0314) ^€-/.Km..
LIW:Conauctor B 1 ACSR
Longitud « 1 Km.
Sin
-26-
(1.7532- á 3.0471) jz-
SUBESTACIÓN 2 - DIESEL OÍULCAN 2
hilo de guardia
Z0 ¿ (1.0354 4- d 1*9858) jz. / K m ,
"T Z0 « (1.035 * d 1*9858) Js.
LIN^IA DIESEL OJULCAK - LA PLATA
Conductor = 1 ACSR
Lonéitud K 2*5 Km.
Sin hilo de guardia
1Q * (1.03544-d 1-985) .52. /Km.
t n ^ (2.5885+á 4.9645)^-
SAN PABLO-GOKZALES STJARE2
Conductor = 2 ACSR
•Longitud = 2 « 5 Km.
Sin
ZO
hilo de guardia
Z0 4 (1.1688*- d 2«0314) J52- /Km,
(2.99204- d
GRÁVALO 1 - G-OKZALES SXTÁREZ
Conductor = 2.ACSR .
Longitud w 10.5 Km.
Sin hilo de guardia
Z0 ¿(1.1688 4-d 2.0314) - - /Km,
S0 ¿( I2*2704-d 21.330)
LIHEA BL SAGRARIO 2 - HOJA BLANCA
C onqluc t or «* 2 Cu *
-27-
Longitud » 5»5 K m »
hilo de guardia
* (0.7553* d 1.0061)
(0.0592* d 0.4876)
Sin
211
'O
'O
» (0 .8739*3 1,9813)
= (4*8059*0 10«897)
'11
J12
'17
/'Km
ALPACEACA-CHOOÍA 1
Conductor * 336.4 MCM
Longitud >a 16.7 Km* ; •
Con [hilo de guardia de hilo de acero de alta resistencia
mecánica de 3/8 f 8 de diámetro»
135rn x-\(0*2494+ á 0.8747) _£Z /Km
= (0.0528* á 0.4321)
B (0,0592* d 0.4147)
= (3«7503* d 1.2578)
(0.4642* d 1*6630)
(7.7540+ d 27.772).
/Km,
Vv**K.m*i
/Km.
El<nt• mi
i
I r^^i^\<£^—**«.
^^^ ^^^^ • CN
-^2.7m -"^^ £
' ^^-^Ti
AUPA CHAO A « BAJADA DE I BARRA
Conductor « 336.4 MCM
Longitud =s 1«5 Km *
Con Ihilo de guardia
•O ~
-O «
(0.4642+ j 1.6630)
(0.6963* á 2.4945)
/Km,
L1KEA ALPACHACA-AOÍUKTAQTJI
¡onductor = 336.4 MCM
-28-
Longitud B 10 Km,
Con 1 hilo de guardia*
20 « (0 .4642+ á 1.6630)
(4.6420+ d 16.630)
/Km,
LINEA. 02AVALO-FABRICA DE CEMENTO
Condjuctor = 336.4 MCMi
Longitud = 18 Km»
Z0 H (0*4642+ d 1*6630) JT- /Km*
S ^ (8.3560+ ¿ 29.934)^-
LINEA. S/B KORIE - ÁLPACEACA
Conductor = 266.8
Longitud « 8 Kni«
Con
Zll
0
'O
un hilo de guardia
« (0.2980+ á 0.8870)
= (0*0592+ d 0.4320)
« (0«0592 + d 0.4320)
« (3.7503+ d 1.0312)
= (0.5340+ .d 1.676o)
* (4*2720+ d 13*408)
/Km
,1.35m
LIKÉA S/NOR2B - OTAVALO
Conductor = 336.4 MCM
Longitud = 18 Km.
Con
zll
212
Z17
1 hilo de guardia
« (0*2504+ d 0.8747)
« (0.0592 + d 0.4208)
= (0.0592+ d 0.4247)
> (3*7503+ d 1.0312) /Km
o
tqico
LINEA QUISO - S/
Conductor « 477 HCM
Longitud ss 80 Km.
Con 2 hilos de guardia *"/k3.8m
«= (0.2750+ i 0.8650) _o./Km« ¡El
e (0.0592^ d 0*3730) _sz/Km. o?,-ai
« (0*0592^ d 0.3340) _sT_/Km. 2 ©•
= (0.0592+ d 0.3459) ^z/Krn. gi
» (3*7503+ d 1*0130) ~*z./Km
« (0.0590+ 5 0.5894)
,0 ¡e (0.2857+ d 0.8971)
Í0 !« (22.856+ d 77.760)
217
277
-29»
(0*4900+ d 1.6423)
(8.8200+ d 29.560)
/Km,
m
•30-
1.4* -CALCULO DE IMPEDANCIAS DEL SISÍEKA EN POR TJHIDAD (16)
POUÍEKCIA BASE*- Se tomará como potencia base para este sis-i
tema, la potencia que genera la Central El Ambi,es decir 10
HVA f por ser la generación mas grande del sistema .¡i
Iodo$ los valores de reactancias de los generadores » transí or-
madojres y líneas de transmisión serán puestos en esta base
de pptencia y en sus respectivas bases de voltage »
GOBKE)¡t ACIÓN*- Loe valores de las impede cías de secuencia posi-
•fciva!, negativa y cero de toco s los grupos ha sido obtenido da
las Deferencias (1) ,, (4) 9 (14) y para los valores no hallados
se h£n asumido de acuerdo a tablas existentes de la referen -
cia { 2 ) »
£odo£i estos valores se encuentran ordenados a continuación. -.-
con Sus respectivos características eléctricas como son volta
je ají que generan, potencia, tipo de conección y el numero de
unidades que se hallan en funcionamiento . . ft
Exisjten algunos grupos pequeños que generan aisladamente del!
sistbma? por lo tanto no serán considerados en este estudio -
como
Para
parte para flujos de carga y cortocircuitos
poner las reactancias en base a LOHVA se utilizará la
siguiente formula * .
(Zpu|) = (£pu)_ (KVA) Ease'\
I (KVA) Base 1
dondp (2pu)2 a= Impedencia en por unidad referida a la nueva
base «
(2pu)l= Impedencia en por unidad en sus bases propias
de los elementos*
(MVA) Base 2 « MVA base nueva trifásicos
Base ls= MVA base propia de los elementos trifaéá
ca .
-31-
G-ROT0S
xa" * « 0,2X2 = 0*2 B X2
Xo « 0.2
Potencia «= 775 KVA.
Oíodo^ estos valores se encuentran referidos a la potencia del
generador y deben ser referidos a la .nueva base de LOKUA *
Por lo tanto tenemos s
(Zpu) 2 = Zpu, (EVA.)... B ,2
,
(Xd "") 2!
l- 2
'tí
(Xd ")1 0-2 x 10,000 = 2.581
(X2)2
(Xo) ?
775 KVA
2*581.
0.2 x lp_.pOO KVA « 2.581
775 KVA
0.18 x 10 > 000 KVA » 2
775 KVA
775
CEKOMJtAL LA PLAYA.
3 UKJDADES DE 550.i/.
Xd
X2 ¿= 0.2
Xo - t 0.18
Pot i» 550 KVA>>
(Xd "}2 = O«2 x 10.000 KVA .o 3
550 KVA
(X2)
(Xo)
2 = 0.2 x 10,00o, KVA = 3
550 KVA
= 0*18 10,000 «3-27
; 550 ICVA
Las itres unidades en paralelo se tiene reactancia equivalente
iguail
22
I*as tjres unidades en paralelo ©etiene la reactancia equivaj
lente; igual»
(Xd ¡} 2 *= (X2) « 1.212 . *. '
(Xo) £ « 1.0S1
Los valores de las impendancias de los
£orma¡dores de las referencias (11), (4)* (14) y los demás se
han determinado en tablas de referencia (2)*
Para iel cambio de base se utilizará la misma formalaq.u.e para
lag rieactanciae de generación.
(2pu)2 = tZpuX) 1 (KVA) B2
| (KVA) Bl
DE LA S/ AMBI .
Xpu
Xpu2
0-07
cia = 2 X 5*000 ICVA
w 0.07 x 10,000 =0*14
i 5.000
Como jestán en paralelo se tiene u:a Xeq
Xpu 4 0*14 = 0 . 0 7: ' . . t
i 2
S DE S/ CHOTA
» 0*0493 x 10.000 IO/A = 0.9S6500 KVA
O;RAK¿PORMADOR BE s/ SAKX-, !0,0578
J_ BS
Potencia a 125O KVA
(XI)
Este
2 *= 0.0578 x 10.000 KVA = 0.4624
1250 KVA
procedimáe nto ha sido aplicado para el cálculo de todas
las reactancias de los transformadores cuyos valores se en
cuentran tabulados a continuacións
-33-
tRAMSMISION*
Para IUB líneas de trans amisión se utilisará la siguien
t© fórmula *
ZI>U= JiJ * 2BASE B JLOQO ac. ( K V ) 2 BASE B ^ ( I C V ) 2 BASE
2 BASE - (KVA) BASE (KVA)BASE
Donde s Zpu= Impedencia d© la linea por unidad «
2 ( -íz.) « Impedancia de la linea calculada *
2 (BASE)= Impedancia de base,
(KV) BASE= Potencia Base.
EL AMAI - AL PACHAS a 34.5 KV *
21 B (2.7904-J2 * 250)
5)2 = 119.0310
= (2.790-hJ 2»25)r 10 0.0234^-á O.,021
(34.5)2
Slpu B 0.02344- J 0«021
¡Este procedimiento ha sido utilizado para el calculo dei
todas las impedancias de las líneas del sitema y también.
!se encuentran todos loe valores tabulados a continuación2 l A s i a 'o! 9 s •* 2 "? , £ i M¡Para mayor facilidad en los cálculos se tiene q.ue para
'cada voltaje se determina ZB respectiva a
VOMAJE ^ -Z BASE
JCV
136 1904?4
34,5 119, °3
13*8 . ' 19,0444
6 «3 3*97
4.16 1973
5 2,5
•34
TRANSFORMACIÓN
TRANSFORKAPOR
S/EL AMBI{2)
S/ CHOTA
S/SAH GABRIEL
S/ TULCAN X"
S/ TULCAK 2
CENTRAL DIESETULCAK
S/ OTAYA LOMONSERRATE
s/ OTAVALO 2
S/ CATAMBE
S/ BAJADA I-BARRA(2)
S/ BAJADA DEIBARRA
S/ G - SUARE2
C/ HOJA BLAN
S/ CHAPUELA
POTENCIA
3CVA
5000
500
1250
2500
1500
j 1000
20CO/25CO
IODO/1250
2000/250
4000
1200
180
300
200
ALTA
TENSIÓN
KV.
34.5
34.5
34.5
34.5
13.8
6 «3
34*5
13*8
;> 34.5
34,5
13.8
6.3
13.8
6.3
BAJA
TEKSIOK
EV
4.16
13-8
13.8
13-8
6.3
4-16
13.8
5
13-8
13-8
6.3
5
6.3
2.4
IKPEDANCIA
EN
PU1 v"~l
0.070
0.980
0.462
0.253
. 0*426
0*510
0*252
0.444*
. . 0.253
0.087
0.417
2.700
1.666
2.250
-35-
VALORBS DE TRANSFORMACIÓN PARA 1980
TRANSFORMADOR
S/ -EL ÁNGEL
S/ NORTE
S/ NORTE
S/ OTAVALO
S/ ATUNTAQUI
S/ CHOTA
S/ SAN GABRIE
S/ TULCAN
POTENCIA
KVA
2500
20000
.30000
15000
3750
2000
j 1250
1250
ALTA
TENSI01-
KV
34.S
138
138
69
34*5
34*5
34'. 5
.34.5
BAJA
TENSIÓN
KV
13*8
69
34.5
34.5
•13.8
13 « 8 .
13«8
13»8
IKPEDANCIA
EN
Ptu
0*700
0.075
0*043
0. 066
0*186
i
0«284
0*231<
o.soo
~36"V.',.^ •'-- / ' ' S:VALORES EN POR UNIDAD DE LAS IMPEDAKCTAS DE SECUENCIA
LINEA
' DESDE
EL AHBI
S/SECCIONAMIENTO
•S/SECCIONAMIENTO
S/SSCCIOKAMIENTO
iS/OTAVALO
S/ CHOTA
;S/TULCAN
.G-eSUAREZ
S* GABRIEL
TULCAN 2
;CHAPUBLA 3
OTAVALO
! SAGRARIO
ALPACHACA
ALPACHACA
S/EORTE
OTAVALO
OT1TO
A
' S/SECCIONAMIENTO
S/ CHOTA
S/BA'JADADE IBARRA
S/OTAVALO
S/CAYAMBB
S/SAN GA-BRIEL
C/LA PLAY-A
S.PABLO
TULCAN
CHAPUELA 3
DIESEL TUICAN
G.SUARE2
C/HOJABLANCA
ATXJNTAQUI
S/KOROÍE
OTAVALO
FABRICA .
CEMENTO
S/KORTE
VOLTAJEDE
LINEAKV
54.5
34*5
34«5
34*5
34.5
34.5'.
6»3
6*3
34.5
13 *8
6.3
5
6*3
34.5
34*5
69
34.5
138
IMPEDANCIAS DE SECUENCIAEN POR UNIDAD
POSITIVA
R
0*0234
0*0265
0.0024
0,0393
0*2028
0*0560
1,0867
1,1908
0*0460
0.0827
O. 2161
0*4201
1*0867
0*0160
0*0162
0*0072
0.0289
0«0028
X
0.0210
0*0552
0*0050
0*0741
0.1021
0.1165
0*7361
0*5242
0.0959
0.0278
0*1164
0*1849
0*7360
0*0325
0.0266
0.0174
0.0587
0*0102
CERO
R
0*0260
0*0650.
C.0059
0.0722
0.13H
0*0866
0*6520
0*7360*
0*0799
0*0921
C.26CC
0*6465
1.2106
0.03.25
0*0359
0.0190
0.0702
0.0120
X
0*0651
0*2334
0.0210
0*3450
0*3090
0*531?
1*2505
SL.2792
0*4803
0*1600
0*5C02
1.1200
2.7449
0.1397
0.1126
0*0621
0*2515
0*0408
-37-
COROÍ0CIRCUI2GS (6)
Como se indicó anteriormente se va a utilizar el método delas tíomponentes simétricas para el cálculo de cortocircui-tos epa cada una de las barras del sistema.Las ¿órmulas que contienen las relaciones entre los vecto-res dlep'ase y los vectores componentes de secuencia son lassiguiente©s
-t. i1 «ao<í '
a ! ' Val!i
2 |l TT
"Va
vb
>
=
1 1
T a
1 a
Vao
O
3a
a Ve
Va,Vb!,Ve son los vectores componentes de fase del sistemaoriginal. •Vao,VaisVa2 son los vectores de secuencia cero,positiva ynegativa respectivamente»
Va = Vao -*- Vax -V- Vag
: • a" * 1 •{ 120° = - " 0 . 5 4 - 0 3 / 2
240° « -0.5 J 3/2
Pudieíido de esta manera reemplazar -los tres circuitos in-dependientes a los que se aplica voltajes y corrientes desecuencia* . ,Utilizando el 2e2?rema de íhevenin se puede reducir cada sauna de las redes de secuencia a un equivalente Xhevenin©s defcir,una fuente dé voltaje,igual al voltaje en el pun-to de!falla en el instante antes de producirse la fallaen serie con la. impedancia equivalente del sistemapvistadesde el punto de falla con las 'fuentes cortocircuitadas*
-58-
lap
Vao
. Eá « Voltaje fase tierra en el puntó de falla antes deproducirse la falla.
Zi = Impedancia de secuencia positivaZg = Impedancia de secuencia negativa
= Voltaje de secuencia positiva en la falla:= Corriente de secuencia positiva en la fallaa Voltaje de secuencia negativa en la falla
Iáo= Corriente de secuencia cero en la fallaVao= Voltaje de secuencia cero en la falla -
Las delaciones de voltajes y corrientes ©s estos circuitosestán dados por.
= Ea -
Vao=Z2Zo
A continuación se hará un estudio de las fallas a tratarseen eéte trabajo*
PALLA TRIFÁSICA
Bsta es una falla simétrica 9 equilibrada en la q.ue no apare-cen componentes de secuencia negativa y secuencia cero *Las condiciones de esta falla son:
Va * Vb = Vela .-*• Ib -^Ic »• O
De donde se obtieneVal « O » Ea - I
= O - -£2 Z2= O a -lo Zo
10 ¿ O la »
que
a Ba2
la
Ib
Ic
'1
- *1
1
" a 2
a
DE LINEA A
Pertenece a los fallos 'asimétricos .Se - supone que la fallase produce entre las fases B y C :Las 'condiciones para esta falla sons
OIb «-Ic "
' la * O
Be dónele obtenemos que
Vao
"Va!
_Va2_
- i_"3CP
1 1 1
1 a, a^
1 a^ a
Va
Vb
Vb
lao
laiX&2
1*1
_ 13
= -la
1 1 1
1 a a¿,
1 a^ a
2 •Ee
0""
Ib
-Ib
to *= O
s= Ea
22
Ea
Lo q|ue nos indica que las mallas de secuencia positiva ynegativa van conectadas en paralelo»
PALLA PASE PASE Oí IERRA
Va^
La Palla se produce entre las fases E y C con tierra*Las condiciones de falla sons
s= VC » O
la = O A/-^Para; e stos valores las componentes simétricas de la tensión
• • *vienten dadas pors
- _
Vao
Vaa.
Vaa_
= i3
'l .1 1
l a a2
1 a2 a— • — •
"" IVa
0
0
Dondes = Vag = Vaoss Es, *•
Vao
Vai
Vas^
—
0
Ea
0
-
Zo
0
0
0 0
0
0
4
lao
I ai
Ia2
-41-
Ea - I ai Zl
Ea ;» lai Zl
Ea — lai Zi
=
-
0
Ea
0
-
Zo 0 0
0 Zi O
0 0 Z l
lao
I al
_Ia2_
1/Zo O O Ea - lai Zl
O 1/Zi O Ea - lal Zl
O O 1/22 Ea - Ial 21
Ea - lai 2i « - lao
Zo
Ea — lai Zi *
1/Zo O . O
O 1/Zi O
O. ', O I/22
0
Ea —
_ —lao
la » O = Iai4- lag 4- lao
Ea - lai Z +
2o Zo S2
12o
21 4. 21
Zo =
Zo Z;
( Zo Z2+ Zl Zo .)
2o 22
ZoZo
Ea
4- ZQ_4- 2o
que nos indica q.ue lasralelo«
tresmallas deben ponerse en pa>v
ii
pJai B
O' TTTY^ 1
^
,
Ía2
va2
/->^x-7<-^ ¥
^2
_
laoy^^T — >r— >T~N 1U-ü u
Zo
i
-42-
FALLA PASE O? IERRA
La falla se produce enttfe la fase A y tierra,Las condiciones para esta falla son:
Va m O:Ia « Ib « O
lao
lai
_Ia2_
_ 13
1 1 1
1 a a2
1 a^ a
la
0
0
De Condes
Vao 0
Ba
0
lal = Ia2 * lao = la.~Y
2o 0 0
0
21 0
0 2¡2
Jai
Jai
Vao + Vai 4-Va£ = Ea - lai ( 2o
Va = Vao-1-Vai-f Va2 «* O
lai - _
De donde se deduce que para representar esta falla se de-ben conectar en serie las tres mallas de secuencia equiva-lente del sistema como se indica en la fig*
aj
Ia lao-7TZo
— Ia2— lao
Vao
-43-
Antes de hacer un análisis de los resultados obtenidos
he oreido conveniente,se haga una comparación analítica
entre los diferentes tipos de cortocircuitos estudiados»
Se tomará en este estudio"como base de comparación la fa-
lia 'trifásica, considerando además q.ue . 2 = 2o
I),*- FALLA TRIFÁSICA
£ fa-.Ea ; & 133? Donde s Eaí= Voltaje fase tierra
Z *= 2 de secuencia positiva
2)9- FALLA DOS FASES
ii
2 '
lo » O
Ib te
Ic .4 12
oa* »f a
Ea
la te O
(a2- a)
(a - a2)
1 2 lo É= O
2
3/3-
PALIA FASE PASE TIERRA
J 0.866
-44-
la. • « Ea 4-Z O
Zo T" 2Z-|_ «Z
.» Ea
K « 'O
Z-
s -Ba -i- Ja
Z2
Ba
T .
14-2X
H-2K
EaZ O
„
14-2K
la s=
Ib
1+2K
4- 1 K - J£ _ - 114-2K 1+2K 1+2K
» O
Reeinplaaando todos los valores de la ecuación anterior se
obtienesr~" —r i—
Ib fa I^-p i a2 (1-MC ) - aK » 1 I » I-*™ l(a2 - a1+2K
l
1+2K
a te
Ib(/5 K -W5 /2
1+2K
Ic «
Ic
H-2K
45-
a —; a'
2 +• J /3 / 2
Ic *= I 3*1+2K
K2+K+1
4) .i- FASE TIERRA
Ea
la i=2+K
Ea
Iba
Ic •= O
24-K
-CONDICIONES PARA EL ESTUDIO DE PALLAS EN EL SISTEMA
Para e L estudio a realizarse no se tomaran en cuenta las co-rrient4s de carga«Las corrientes de carga son pequeñas com-paradaé a las de falla en general y ee encuentran fuera de^fase cq>n estas«En el análisis de flujos de carga se verá posteriormente si son significativas para tomarse en cuenta»Be consideraran las siguientes suposiciones?
e consideran las conecciones en paralelo en el siste-¡ ^ma9éomo las cargas s capacitores de la-s lineas y capacitoresestáticos*Cualquier carga conectada en el sistema tieneuna!impedancia relativamente alta de manera que resulteque¡toda corriente descarga comparada con la de cortocir-
o es despreciable «La red pasiva no incluye estas im-lancias „
-Los i generadores se representan comovfuentes d,e voltaje: , . ^y^^n^nvO. U^Si-constante en serie con una nmpedancxa snibtransitoria»
Los ! generadores alimentan a la red desde el neutro delsistema*
Consideran a los transformadores con su relación nomi-nal i de transformación»
4-«Asumimos que el voltaj e en las barras del sistema antes dela dfalla es del 100$
la determinación de las corrie-ntes y voltajes duran-
te 3 as fallas se asume que todos los cortocircuitos se
producen a través de una impedancia de falla igual a cero
para Q.ue las corrientes de falla tengan su máximo valorpar 4 una condición de operación dada.
6 * —La a?e d & u yAe -t c[te a-n;t,e maaao -g ffe— £$ t r i fas i c a 9 s u e e t ud i o
©e hará en un sistema por fase»lo que supone que se tra-
ta de una red de tensiones e impedancias balanceadas*
7 o-Las tensiones generadas por, las máquinas (generadores) seasumen que son iguales en magnitud y fase«Esto permite re-emplazar todos los generadores por uno solo*Para los cortocircuitos se supone que el voltaje fase-neu-tro generado es 1|0O Voltios por unidad*Estás suposiciones no inducen a mayores errores en los calculos de .fallas ,porq.ue en condiciones normales de operaciónlas tensiones son cercanas a 1 por unidad y factor de potgn-
-47-
cia alto*
8* -El estudio se hará utilizando, componentes simétricas*Utilizando las tres redes pasivas , una para cada secuen-cia«3?ero se supondrá que la red de "secuencia positivaes igual a la red de secuencia negativa*
9 * -Para líneas y bancos de transformadores ( elementos est á1ieos) las impedancias de secuencias positivas y negativasson . exactamente iguales porque son independientes de lassecuencias de fases» - • -Bn generadores sincrónicos,lás impedancias de secuenciaspositivas y negativas son aproximadamente las abismas siconsideramos únicamente el estado subtransitorio en estecasos .
Xd = X2En motores y en condensadores sincrónicos esto no es exactamente igual,pero estos aparatos son pequeños en compa-ración con los generadores de manera que el error es aceptable*
10,-Los valoree de las reactancias del sistema son altos com-parados con los valoes de las resistencias» pud i endo des-preciarse estos últimos valores*Cuando la relación de reactancia a resistencia X/R deláis^ema de impedancias es mayor que cuatro los erroresal despreciarse la resistencia resultan pequeños (menoresque el
efecto de acoplamiento/en-tre lineas paralelas puede serdespreciable para secuenfáisf positiva y negativa,pero no pa-ya secuencia cero* / V -T .
UTIJ/IZACION DEL PROGRAMA PARA ESTUDIO DE CORTOCIRCUITOS
UTILIZANDO Z BARRAS DE SECUENCIAS (5)* (18)
MÉTODO DE SOLUCIÓN*- El algoritmo de solución consta de
un programa principal y de 19 eubrutinas,cuyo proceso de
operación es el siguiente *
i
1,- La mayor parte del programa principal está dedicado
a la formación de las matrices impedancias de barras*
2*~ Subrutina ENTRA: Esta rubrutina lee datos de. entrada
q.ue sirven para inicializar valores de variables del pro-
grama «Además lee el dato del nodo de: referencia y los da-
to©; de los elementos q,ue forman la red*
3*— Subrutina CLASIs Esta se encarga de clacificar los ele-
mentos de la red en ramas y enlaces»
4**- Subrutina BETAX sEsta subrutina es llamada cuando el
programa principal a empeaado a formar Z-g ,en el caso de
q.ue el elemento q.ue se está añadiendo a la red está acopla-*•dO a
»
5*- Subrutina RECIPs Esta subrutina invierte Zg pobtenien~
dosé YT, *jj6#~'Subrutina COLOC s Esta subrutina reemplaza las admitan-
cias obtenidas anteriormente?por las impedancias propias y
mutuas de los datos del sistema eléctrico de potencia jpara
un"grupo completo"de acoplamiento *
7*~ Subrutina IDENTs Identifica la situación de cualquierao • 1
de los elementos Z . . y Z . . en el arreglo 2-o <*x;j " 3-0 Ja
8, Subrutina DELTX i Esta subrutina calcula el efecto de
acoplamiento en la formación de Z_ de secuencia cero «
-49-
9«- Subrutina SUPRE: Cuando el element.o que se añade a la
red es enlacej.se añade en el sistema la barra ficticia L
que tiene que eliminarse«Esta subrutina se encarga de es-
ta eliminación.
10*-' Subrutina BUSPA :Esta lee los datos de la barra falla-
da e impedancias de falla-y de tierra,además localiza la
posición de las impedancias de punto motriz en 2-g para la
barra fallada*
11»-; Subrutinas SFIPT ?SF3EHJ} ,SF2M f SPFA i Oíodas estas rutinas
tienen la misma secuencia de operación y sirven para calcu-
lar corrientes y tensiones de falla,cuando se producen las
siguientes fallas ifase-tierra,trifásicafdos fases-tierra y -
fase¿-fase.
12*-;Subrutina HALLA»- Esta subrutina localiza el elemento
donde se desea calcular flujos dé falla en el arreglo DAO? e
En el caso especial de que un elemento específico desea ser
analizado,lee datos de este (KERTZ) y determina su existen-
cia $• hubicación en'£>A!»
15»— ¡ Subrutina TRAES s Calcula Componentes de fase a partir
de lía,s de secuencia.
14»-Subrutina POR KA. •- Esta se encarga de formar la matriz
admitancia primitiva.para un grupo de acoplamiento,
15*-iSubrutina ACSC s Calcula aportes de corriente de secuen
ciaen un elemento acoplado.
16*- Subrutina SALID s Esta subrutina es llamada cada vez que
se desea imprimir resultados de los cálculos»
ca H 03
.
B H g > > O B cj
> M
O o W B O O H ÍTl
r^ O cí H B O
. CQ
i 0.
2CO
i 0.0
70.
j 0.
021
j O
.S24
¡2.7
00
o
JO.A
62
JQ9
80
j 0.
005
j 0.2
53
¡ 0.
027
j 0.2
52
j 0/íU
\7
J 0.1
02
j 0.
736
JQA
17j 1
.666
¡0.2
53,
ES
CU
EL
A
PO
LI T
ÉC
NIC
A N
AC
ION
AL
TE
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D
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A
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L N
OR
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AM
A D
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UM
CIA
P
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ITIV
AY
N
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PK
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HC
TO
M.R
Fü
GlF
QC
E
SC
AL
AR
EV
ISO
FE
CH
A
PL
AN
O
5
1.6 «-PROGRAMA DE CORTOCIRCUITOS PARA ÉL SISOWiA ACTUAL
CONDICIÓN IvIAXIMA GENERACIÓN.
../;-Se -ha-st utilizado los mismos datos de lineas 5 transformado
res y generadores que fueron ya usad-os ~en-~el- proga?aíaa- -de
además que solo se tomará
la parte imaginaria de las impedancias de las lineas ;JXi t *~
despreciándose la resistencia J-¿ faS !. £ ** :íí ~
para este estudio se va a suponer que 2-i = Z0 = 2^ para* •+• 4¿ \J
las lineas de transmisión y transformadores ,ya que las
líneas son cortas y no va a incidir er. los resultados»
devido a la conección de los transformadores de las sub-
estaciones principales del Sistema hacen que el sistema'
qUe;de aislado para las cor.rientes de secuencia cero. Como; ' fj26
se presenta an el plañoV'respectivo de diagrama de secuen- 1a ^ ' ' 'í'/ '-c-' / £.f :>'
cero» '
utilisó el computador digital para el cálculo de todas
las, fallas y las respectivas corrientes de contribuciónj j D !
a la barra fallosa/*3?ar9/ la falla Ifase a tierra se tomó* /
ZQ = 0*0001 en tp'das las subestaciones,debido a que el
valor de 9999* 9999 hace que aparescan corrientes demacia-
do ^pequeñas en las barras fallosas «listo porque los diagra-
mae secuenciales se conectan en serie ,2-, es de un valor
2,2 de igual f orma 9Z o aparecen con un valor gran-
y hace que la Zequiyalente sea grande9por lo tanto la
J qe falla es muy pequeña. Con este artificio el error
se comete es despreciable como puede verse.
Yaüjores con este artificio Valoree para otras fallas
Zx « 0.29663 .2i » 0.29663
Zo « 0«25455 10~4 Z0 = 0.66670 10^
I falla en Pu
5*0566
por
-5a-
I falla en Pu.
0*0004
Como puede verse la corriente de falla es inaignificante
lo que se considera q.ue esta mal calculado sin este
artlificio,si nos hacemos a la realidad no puede existiri
una! corriente de cortocircuito q.ue sea menor de 1 ampe-
1 rio¡« Recalcando q.ue todos los valores de secuencia cero
q,uej se hallan aislados de las fuentes para corrientes de *
eecíuencia cero fueron calculados por este método.Las bai
rra¡s que si tienen contribución fueron calculados por me-¿-
diqjs regulares «Por ejemplo la barra 1*27,28,24^29*
esta condición se tomaran en cuenta lets—mi-sm
nre s ~he-c ha s- -en.-jal -pr o gra,~ma -de f 1 u-j-os d e - ca r*g£r -esi ^_ qv<¿ e&s /e"^ '
deeji:r~1l£r~£^si~bil^^^ e-xistan- las tres generaciones
de JE1 Ambi,Diesel hulean y La Playa.
Los; resultados -3aa¿—s-id-o ©areard-oB en amperios directamente
parja ha-aers-e~ la a^etupcotiv-a comparación de los valorees de
las! corrientesi^jrara la coordix^ación de las protecciones»
las I bases para cada una de las barras res-
calculadas mediante la siguiente fórmula«
II 1 (Amp.) e= Ipu*X IBASE
OORRIElíIBS BASES PARA LOS VOLTAJES DE BARRA
CORRIBNO?B BASEEN AMPERIOS
41»84
83*67
167.33
VOLTAJE DE LA BARRAKV
138
69
34*5
•52-
13*8
6*3
4*16
, 2*4
418.37
916.43
1387.86
déa 4a 'Vi -
diagramas de secuencia positiva y negativa resumidosLos
y 4® secuencia cero se encuentran a continuación en &±r
planos.N8 ~,Y-£ «En estos esquemas se encuentran todos los
valares de líneas $transformadores y generadores que se
vari a emplear en el programa digital«Como también las/.-'-''especificaciones correspondientes del numero de barras
f ; / í L • / .. . ^^, ,;-/., -v 7 .-;/ -i, ;, yfl ,^- C¿02 ff&zyli0<y0s obre vi
GÉHSR&CI01Í »se tiene que ."solamente genera a
su! máxima potencia la Central El Ambi es decir salen¡
Ia0 centrales térmicas de hulean y La Playa
'V /)$' « <^£'\^ ^ (,?.'>*•*. ':' i /> -' ••'•" ' ' - > > ' • " ? : - í f '
O
-/* w
s*' w r c^sv^i
.. .,$ 5 • O ,
DAÍUOS PARA LA CORRIDA DEL PROGRAMA DIGITAL DE CORTOCIRCUITOS
BARRA
DE
0
00
*2
39
312
14
3
17
20
20
21
22
23
24
24
27
i7it, — — — • • —
A
1
28
29
2
3
9
10
12
14
15
17
20 •
19
21
22
23
24
25
27
28
29
7
6
—— -
IMPEDAKCIAS DE SECUENCIA
Positiva
(Pu)
0.200
2.600
1.210
- 0.070
0.021
0.074
0.010
0*005
0.505
0.736
0.055
0.116
0.462
0.095
0*253
0*027
0.424
2.25
0.116
0.510
0.291
0.696
0.184
, . — '
Negativa
(Pu)
a* iso2.390
1.090
9999.999
0.021
. 0.074
0.010
. 0.005
9999.999
0.736
0.055
0.116
'9999.999
0.095
9999.999
0.027
9999.999
9999.999
0.116
9999.999
0.291
9999.999
0.184
—
FALLA TRIFÁSICA ,MÁXIMA GENERACIÓN
BARRA
PALLÓSE
. 1
2
3
9
10 ¡
12
14
15
17
19 ,
20
21
22
-
23
24
25 Í
27
Z(SSP)(PU)Sec.Posit *
0*1830
0.2395
0*2560
0,3300
0*3402
0.2616
0*7661
Io5022
0*2966
0.8360
0.3736
0*4286
0*5367
0,5453
0.5965
2.8465
0.5842
CORRIENTES BE
FALLA EN AMP. '
7.571,89
698,62.
653,50
507*00
491.81
639,53
1,196 , 12
610,07
564,17
"500*37
447,83
390,44
779,51
.;
767*21
1,536,30
845,10
1.568,56
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN
TES A LA FALLA
BARRASDE
0
2
1
3
17
2
•
3
20
17
21
20
22
21
23
22
24
23
27
24
A
1
1
2
2
3
3
17
17
20
20
21
21
22
22
23
23
24
24
27
CCRRIEKTBSEN AMP.
6.936,30
632,64
619,81
78.80
79,61
573 ,89
482,42
81,76
361,14
86.69
299,22
91,22
514,93
264,59
497,90
269,31
724,50
811,81
663,46
FALLA TRIFÁSICA, MÁXIMA GENERACIÓN
BARRA
CALLOSA
28
29.
7
6
5
4
Z d ? » P ) ( p u )
SecsPosit «
0*8347
0.6142
1*026
1*210
3.910
4*434
CORRIENTES DE
PALLA EN AMP.
1*662¿66
1»491,86
-
1125.44
954,30
243 ,38
206,68
CONTRIBUCIÓN DE CORR1EK
'-TES A LA FALLA
• BARRAS
DE
28
29
0 '
27
0
27
A
27
27
28
28
29
29
CORRIENTE
EN AKP.
294,67
610*46
533.80
1.128,91
757,38
734?51
if
FASE FAü2 ,MÁXIMA .GENERACIÓN
BARRA
FALLOS A
1 1
•
2
3
9
10
12
14
15
17
19
20
21
22
23
24
25
CORRIENTES DE
FALLA EN AMP.
6.557,50
605*02
-
565,92
439*13
425,90
5 53 ,'81
1*035*84
528*32
488,60
B
433,35
387,81.
338,13
675,08
. 664,41
Í.384,75
•
731,75
COMCRIBUCIOK DE CORRIEK
0? ES A LA FALLA
BARRASDE
0
2
1
3
2
17
3
20
'-:
-17
21
20
22
21
23
22
24
23
27
A
1
1
2
2
3
3
17
17
. r
20
20
21
21
22
22
23
23
24
24
CORRIENTESEK AKP.
6.009,57
547,79
536576
68,20
496,98
68,93
417,77
70.80
:
312,74
75,07
259,12
79fCO
445,94
229,19
431,19
233,29
627 ,43
703,01
«57-
1 FALLA. FASE-FÁSJS»MAXIMA GENERACIÓN
BARRA
FALLOSA
27
28
29
7
6
5
4
CORRIENTE DE
. FALLA EN AMP» .
1*358,42
1.439,90
1*291*98
974,63
826,f42
202*97
178*98
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA FALLA
BARRASDE
24
28
29
0
27
0
27
A
27
27
27
28
28
29
29
CORRIENTEEN AMP.
5-74 , 54
255.19
528,67
462,28
977*66
655*91
636,09
a
~58~ - . 4 f l t / A ^ '2
FALLA UNA FASE A TIERRA,MÁXIMA GENERACIÓN
BARRA
FALLOS A
1
2
3
9
10
12
14
15
17
19
20
21
22
23
24
25
CORRIEKTE DE
FALLA EN AME.
7*617,55
1*047,82
980,22
.760,47
737,66
959,23
1*794,10
915,06
84o,22
i750?56
671,91
585,64•
1*16.9,22
1*150,77
1*023*84"•
4«392944
COKTRIBUCICK BE CORRIEN-
TES A LA FALLA
BARRAS
DE
0
2
1
3
2
17
3
20
17
21
20
22
21
23
22
24
23
27
Á
1
1
2
2
3
3
.
17.
17•
20
20
21
21
22
22
23
23
24
24
CORr.IKKíEBS
BK AKP.
7.193,28
4*.4,31
905,58
142,30
Sil , 51
168,72
661,90
164,32
483,26
180,47
387,93
197,71
656,63
512,59
602,49
548,27
321,91
681,37
PALLA PASE-TIERRA ,MÁXIMA GENERACIÓN
BARRA
FALLOS A
27
28
29
7
6
5
4
CORRIENTES BE
PALLA EN AMP*.
1.077,63
1.025,77
1*185*86
I*688ft16
1.431,45
351,57
310,02
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA PALLA
BARRAS'DE
24
28
29
0
27
0
27
A
27
27
27
28
28
29
29
CORRIENTESEN AMP*
303,86
135S01
641 , 03
561,40
464,41
796,58
289*28
c
-6o- " 4 A U FALIÍA D'OS FASES TIERRA ,MAXINA G-EKERACICN
BARRA
FALLOS A
1
2
3
9
10 •12
14
15
17
19
20
21
22
23
24
25
CORRIENTES DE
FALLA EN AMP .
7.594,37
605,02
565,96
439,08
425,92
553,84
1.035,84
528,32
488,60
i
.433,35
387,83
338,13
675,08
664,41'
.
1.330,47
731,73
COETRIBUCIOÍ! DE CORRIEN-
TES A LA FALLA
BARRASDE
0
2
1
3
2
17
3
20
17
21
20
22
21
23
22
24
23
27
A
1
1
2
2
3
3
17
17
20
20
21
21
22
22
23
23
.24
24
CORRIEKTES 'EK AKP*
7*070S48
547 ,89
536876
68,24
497,01
68sc4
,
417,79
70,81
312 P74
75,08
259,12
79,00
445., 94
229,12
431» 17
233,23
627,44
707,05
-61-
PALLA DOS PASES -Oí IERRA ,MÁXIMA G-ENERACION
BARRA
PALLOSA
27
28
29
7 .
6
5
4
CORRIENTES DE
FALLA EN 'AMP.
1»4X9506
19486?89
2*093*69
1120.05
950.04 '
229.50
199.99
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA PALLA
BARRAS
DE
24
. ¿8
á90
27
0
:27
A
27
27
27
26
28
29
29
•
CORRIENTESEN AMP*
577,47
256,48
622g43
544,05
981 S27
1.172,39
971,07
-'.
• 6 2 -
CORRIENTES DE FALLA PARA MÍNIMA GENERACIÓN.
BARRA
FALLOSA
1
2
3
9
10
12
14
15
17
19
20
21
22
23
24
25
27
29 -
28
FALLA TRIFÁ-
SICA.
CORRIEKTE EN
AMPERIOS
6.939,30
619*81
573,90
457,74
445,32
563,09 .
1.143,11
595*97
482,42
451,90
361,14
299,21
514,92
497,88
•1.159,19
684,41
663,45
547,94
733,81
FALLA DOS FA-
SES.
CORRIEKTS EN
AMPERIOS
6.009,44
536,78
497,01
396,42
385,66
487,66
989 » 93
516,13
43.7,79
391.34
312,76
' 259,12i
445,94
431,17
627,48
592,75
574,60
474,53
635,50
FALLA DOS FA-
' SES-T IERRA
CORRIERE EN
AMPERIOS
7.064,21
536,78
497,01
396,42
385,66
487,64
989,93
516.13
417,79
. 391,34
312,76
259,12
445,94
431,17
627,48
592,75
574,60
474,53
635,50
• FALLA FASE
TIERRA
. CORRIENTE BEK
AMPERIOS
7d6lB31
929,68
860,81
686,57
667,93
844,58
1.714,64
893,98
723,59
677.*84
541S68*
448 9 80
772,39
746,79
1.085,00
2.421S71
' 993,61
999,59
1.099,73
t
C O R T O C I R C U I T O S
S X S O! E M A P A R A - 1980
¡0.0
rO.2
i 0.
07
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53
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1
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GIF
O C
f:'."
SC
Al.A
PL
AN
O
PROGRAKA DE C ORO? OC IR GUIO} OS PARA EL SISTEMA EK 1980
CONDICIÓN , MÁXIMA G-EHERACIOW,
SPcjmandose en cuanta que algunas barras han salido del .f p f t' 4a
programa de flujos de carga y la nueva notación a~n-o%ar-=- x7./H«yi^ • \' i \p todos los valores empleadps para el programa mensio-
¡ ' \najdo han sido utilizados»_ ___-•
diagramas respectivos de secuencia positiva negativa '
y i cero simplificados para la mayor facilidad de este es™! ' los
tudio se encuentran a . continuación en ¡e-1" planos IJ* - y & j-f tí-cííff^íta (?' « caQtrf t / i /v \ f l uW--ilaY ¿rr^ .tísiea^o (" £. a -vi o *w
3E5aira esta condición se ha previsto q,ue van a trabajar
eri condiciones normales de servicio todas las centra-
les que se- hallan en operación en el sistema actualmente
a-demás la potencia que- recibirá el sistema
dé la interconección nacional sa través de Quito*oí
considera^ a esta generación ultima como una ba—
rafa XOTIlíIIA» 'Si comparamos la potencia instalada en el
sistema Korte sy la potencia del sistema nacional ínter-i
conectado vemos que es demasiado alta la de Quitoppor
l<j> que es factible utilizar este procedimiento sin que
exista mucho error en los cálculos»i
Ií<j>s valores de la impedancia de la barra infinita se
temará como cero *Esto devado que la impedancia equiva-
l^nte del Sistema Nacional Interconectudo es muy bajo
y al pasar a I©B valores por unidad son casi desprecia—
es (por estar en una base de p.otencia muy alta com~
p4-rada con la potencia base) B
;tal manera que la corriente en la barra infií-ita se—
también infinita»y no interesa saber esta corriente
BÍ no a partir de la primera'barra del sistema Norte
esto es la barra 5-¡ t i < i ~~ - » f - ~ ~fa •iet í
' O-
3? odas las fallas han sido calculadas en el computador.' ! ' .-„ )asdikital ty se encuentran a continuación tabuladas
pregadas en amperios directamente para hacer una
comparación de todas ellas con mayor facilidad y te-iidea de la magnitud de las mismas para la respec-ro ®* * " A
t iya -selección -de protecciones
PARA MÍNIMA GENERACIÓN.- " .. \ ' •
Paira esta condición se ha supuesto q.\ie solo se tiene
la i generaciones térmicas y la generación q.ue Quito
vaj a suministrar a través de la interconección,saliendo
entonces la Central el Arabi de funcionamiento,esto como
Un^ alternativa extrema de salida de una Central como
ee|analizó para el programa de flujos de carga para
el' año 80* • :
Coilas estas corrientes se encuentran tabuladas y puestas
en! amperios directamente*
Pajra esta condición los resultados obtenidos son iguales
a fLos de máxima generación,debido que al hecer la barra
el e i Quito como barra infinita prácticamente va a suminis-
trjar todala potencia q.ue sale de generación y el valor
de! las corrientes de cortocircuito van a tener el mismo
vap_or q,ue para la primera condición de este estudio (la po
•fcebacia q.ue sale de servicio, en este caso 10 MVA se hace des
preciable frente a la barra infinita de Quito q.ue tiene
Unja potencia de hasta 100 veces más) *
Lógicamente todas las corrientes q.ue contribuyen a la fa-
lla también vatt a ser iguales q.ue ©n el caso de máxima ge-
neración»
, r6'5- 0 , f"1 # Vi ÍV ^ ^ * fy •
DATOS PARA LA CORRIDA DEL PRCORAKA DIGITAL DE CORTOCIRCUITOS
PARA EL SISTEMA EN 1980*
BARRAS
DB
Ó
5
5
6
Ó
o25
3
9
Ó
3
1".4
!517
30
2.0
21
•¿2
83
24
27
A
5
6
25
26
6
25
3
9
26
9
2
2
0
17
30
20
21
22
23
24
27
28
IMPEDAKCIAS DE SECUENCIA
POSITIVA
(Pu)
0*0102
0*0750
0*0433
0*0174
9999*9999
9999*9999
0*0266
0*0712
0.0667
9999*9999
0*0210
0*0700
0*2000
0*0610
0*0656
0*0432
0*0980
0*2532
0*0376
0*4266
O.«1184
0*5100
0*0408
9999*9999
9999*9999
0*0621
0,0750
0*0433
0*1126
0*3450
9999*9999
0*0667
0*0651t9999*9999
0*1800
0*2334
0*3210
0.2111
0*4803
9999*9999
" 0.1600
9999*9999
0*5002
9999*9999
-66.
BAE
DE
0
27
í>
9
í>
3$
.RAS
A
28
29
29
33
10
15
12 '
XMPEDANCIAS D
POSITIVA
(Pu)
2. .6000
0*2950
1*2100
0«0587
0*0950
0«0325
0«0056
E SECUENCIA
r y e- ÍT>-fSBBOA -IVA-1 •
(PU)
2.3900
1*2792
1-0900
0*;2515
0*3090
0.1390
0*0210
'ALLÁ TRES FASJáS-OíIERRA,MÁXIMA G-EKERAOIOK PARA 1980
BARRA
FALLÜSA
o
3
4
5
6
9
17
20
.21
22
23
24
CORRIEOTES DE
FALLA EN AMP«.
2017.32
2701.10
9073*55
4120.94
1265.66
1993.31
1422.06
802.23
595*10
977.40
940.50
1682.75
COlTíERIBUciOJf DE CORRIEK-
' EES A LA PALIA
BARRASDE"
25
3
. 3
2
4
0
5
5
5
6
0 .
3
26
3
17
30
20
20
21
21
22
22
23
23
A
2
9
17
4
0
5
6
25
6
26
6
9
9
17
30
20
21
21
22
22
23
23
24
24
CORRIEE2ESEN AMP.
2011*55
610 ¿54
79*02
9073.55
0.055 .
4101.66
4.44
14.80
945*68
319*94
* c.o1066.45
926.83
1340.69
81.35
716.32
85*91
504.64
90.46
715.37
262.01
672.15
268.32
873.61
-68-
FALLA TRES FA3BS-TIERRA,MÁXIMA GENERACIÓN PARA 1980
BARRA!
CALLOSA
_•
25
26
27
28
29
30
10
12
15
33
CORRIENTES DE
:/: FALLA EN AM3? *
3607.45
1135-36
1688*61
1722.61
1558.57
962.88 »
935*15
2477.20
1771.72 .
1173^10
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA PALLA
BARRASDE
24
' 5
25
6
26
24
27
27
27
0
27
0
17
30
A
27
25
3
26
9
27
28
29
28
28
29
29*
30
20
CORRIENTESEN AKP*
809.13
3032*05
575.42
782.06
353*31
785*00
294.67
608*92
1188*80
533*80
801.22
757*38
878.82
84*04
PALIA PASE MÁXIMA G-ENERACION PARA 1980
BARRA
CALLOSA
2
3
4
5
6
9
17
20
21
22
CORRIENTE DE
PALIA EN AMP»
1451.18
2101 «85
8397*70
2054*05
1193*38
i
2213*40
860*11
386,90
261*07•
1466,14
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA FALLA
BARRASDE.
?
. Í2
25
3
3
1 3
0
4
0
5
5
5
6
0
3
26
0
3
17
30
20
20
21
21
22
. A
2
4
3
9
2
17
4
2
5
6 -
25
6-
26
6
9
9
9
17
30
20
21
21
22
22
23
CORRIENTESEN AKP*
1451*09
0.0 ,
1548*51
512.34
0*0
41*00
. 7056.92
1340.78
2047*48
1 . 5 -
4.92
297.23
594 «47
201,11
875.63
686.12
651.66
827.29
. 32.81
359.27
27.63
234.61
26.46
1073-06
396.01
• 70'
FALLA FASE SIERRA,MÁXIMA GENERACIÓN PARA 1980
BARRA
FALLOSA
23
24
25
26
¿727
28
29
30
15
10
12
33
CORRIENTES BE
FALLA EN AMP *
1410.74
694,93
3693 76
883.53
796*28
1039*51
1211.25
493*68
1136*09
247*96 - .V- -
1895,16 '"
770.12 " v
CONTRIBUCIÓN DE* CORRIEN-
. ÍES A LA FALLA
BARRAS
DE
22.
23
23
24
5
0
25
6
26
27
27
27.
0
27
0
27
17
20
« -\
23
.24
24
27
25
25
03
26
9
28
24
29
28
28
29
29
30
30
CORRIENTES
EN AMP»
1008 * 23
402 «49
240.54
454*30
2071.46
1224.52
494v23
684.53
184.30
92,70
246.79
455*67
561.82
478 «33
795.56
415*12
464.97
28,73
3?ALLA !PASE~?ASE,MÁXIMA. GENERACIÓN 1980
BARRA
CALLOSA
2
3
45
6
9
17
20
21
22
25
24
25
CORRIENTES DE
PALIA EN AKP.
1747 «07
2339*24
7857 «92
3568*86
1096*10
1726*27
. 1231*55
i
694*75
. - * •
515.37
846 «45
814*48
:
1457.31
3124.16
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA FALLA
BARRAS
DE
25
3
3
2
0
5
5
6
3
26
3
17
30
20
20
21
21
22
22
23
23
24
5
25
A
3
9
17
4
5
25
6
26
9
9
17
30
20
21
21
22
22
23
23
24
24
. 27
25
3
CORRIENTES
EN AMPe
1741.91
528*73
68.42
7857.92
3552.13
12*55
819,01
277.04
923.57
802*64
1161.06
70.46
620 ;33
74.39
437*02
78.34
247 «81
90*74
582.08
232*37
756.56
700*70
2625*72
498.28
«,72-
FALLA FAS'E-FASE,MÁXIMA- GENERACIÓN PARA 1980
BARRA
FALL03A
26
27
28
29
30
12
15
10
33
CORRIENTES BE
FALLA EN AMP * '
983.26
1462 «35
1491 «81
1349*81
833 *87
2146.74
1535.37
810.40
1016*61
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA PALLA
BARRAS3>E
6
26
24
27
27
27
0
27
0
17
30
A
26
9
27
28
29
28
28
29
29
30
20
CORRIENTESEN AMP.
677.26
305.96
678.96
255.19
527.33
1-029.53
. 462*28
693*86
655.91
761,07
72 «77e
FALLA DOS FASi;3-CIERRA,MÁXIMAGENERACIÓN PARA 1980
BARRA
PALLCSA
2
3
4
5
6
9
17
20
21
22
23
24
CORRIENTES DE
PALLA EN AMPERIO
1836*63
2493*20
-
7857.92'
3633-80
1232.89
" 2127*82
i
1269*52
706.35
522.11^
846.45
814.48
1473.66
CONTRIBUCIÓN DE CORRIEN-
TES A LA PALLA
BARRASDE
3-
25
3
3
2
0
5
5
5
6
0
3
26
0
3
17
30
20
20
21
21
22
22
23
23
A
2
-3
9
17
4
5
6
25
6
26
6
9
9
9
17
30
20
' 21
21
22
22
23
23
24
24
CORRIENTESEN AIOP.
1836*71
1849.87
574.59
68.94
7857 *92
3617.18
3*85
12 ¿81
830.99
281 .12
391.98
977.02
825*50
73.25
1199*80
71.96
632*41
74.40
443.48
-78*65
619.52
226.90
582.12
232,38
762.47
;FALLA DOS SVVSBSHCIERRA,MÁXIMA GENERACIÓN PARA 1980
BARRA
FALLOSA
25
26
27
28
29
30
15
10
12
33
CORRIENTES DB
FALLA EN AMP*
3654-09
'1047 «61
1485.36
1537*51
1437.79
i
850*23
2143-78
854.73
3368.99 '
1067.43
CONTRIBUCIÓN DB CORRIEK-
OÍES A LA PALLA
BARRAS
DE
( 2 4
• 5
0
25
6
:26
24
27
27
27
0
27
0
17
30
A
27
25
25
3
26
9
27
28
29
28
28
29
29
30
20
CORRIEKÍDES
EN AKP.
723*73
2679*04
1255-59
538.64
745.04
308*26
687.32
258*43
565*49
1040.90
544.11
696.49
774.33
• 777.96
73.63
DE FLUJOS BE CARGA (17)
Este estudio serealissó mediante "un programa grabado que
existe en el computador digital de la Escuela Politécni-
ca Nacional y proporcionado por el departamento de Poten-,
programa emplea el método de Kewton Rsílpson para
llegar a la solución de las ecuaciones del flujo de car-
ga» El algoritmo de solución del programa consta de las
siguientes partes «
!*-> Se leen los datos del problema y se forma la matris
de admitancias»
2.-* Se efectáa.un ordenamiento óptimo de los nodos del
sistema de tal forma que se minimicen los términos diferen
tes de cero de la matriz jacobiana triangularisada*
3»-* Se ordenan todos los datos del problema de acuerdo a
la nueva numeración óptima»
4«-£>e forma la metris Jacobiana nodo por nodo y se elimina
cada nodpgde acuerdo'al proceso de triángularización,apenas
es formado»La matría triangular que se va formando se guar-
da en la computadora en forma de una lista que solo contie-
ne los elementos diferentes de cero e información acerca
de la posición a la que corresponden estos elementos en
la matris *
5«"-Se evalúan las variables por_sustitución hacia atrás
es decir *&& y ÜE/BS y se obtienen los nuevos valores de
y E»
ó*- Se evalúan 7P y 3Q y se comprueba convergencia ?que
ocurre cuando todas estas cantidades sean todas menores
q.u© la tolerancia especifica *33n caso negativo se regresa
al punto 4»
7«™ Las variables se reordenan stgár, la numeración dada
por el usuario y se producen los resultados«
-76.-
FLUJOS DE CARGA PARA EL SISTEMA .ACHUAL
CONDICIÓN DE MÁXIMA CARG-A (4),(3)*(l)
Para el estudio de flujos de carga se van
-"fetr lu^siguientes especificaciones*
1 « - h3? r-a las generaciones -s-©— -á-en-e—q.-ue funcionaran las Cen—
trabes de El Ambi con 8 J3W a la punta ,Diesel hulean 625 KW-> - - !
y la Central La Playa con 1*5 MW «Las demás generaciones e-
xistentes del Sistema no serán consideradas *
2.—'La proyección de la demanda ha sido tomada por áreas
y a¡ continuación se indica las respectivas especificaciones
de ^odas las barras con sus cargas*(Los datos de carga han
sido tomados directamente del Departamento de Electrifica-
ción Rural de la E •£•!**> de Planificación de IFBCBL y de un
estudio hecho por IKEBGRAL*)
3«-¡ Se adoptaran niveles de voltaje para condiciones norma~
les de 95 en las principales subestaciones,especialmente
en centros industriales como Ctavalo^Cayambé^IbarraPChota9
y alrededor del 92$ en las dem4s ©ubestacioi.es *
En. condiciones emergentes^ningún voltaje deberla ser menor
. del! 90 #.
4«- diodos los valores de impedancias de líneas 9 tr r¡sf orina ~i ^ . ;(- -i rt¿>^ -. s /
dores y generadores se encuentran tabulados.' para ser "utili-
zados en el programa de flujos de carga del computador di-
gital «
Como barras de voltaje controlado se tienen a las barras
1.28,29>es decir dondehay generación* / <£$ ??' j f c^c '''ori! " r
Ho ee ha utiliesado capacitores en el Sistemajy solamente
se pomo el valor de la impedancia serie de las lineas,des-
prepiandose la impedancia capacitiva de las mismas.
Corno barra Slack o barra flotante se tomó a la Central el
Ambie LOS resultados obtenidos satisfacen los requerimientos
de este estudio *
— 77"
J-- i / ,» '«" -" t" t-T a ¿» *• ••DATOS" DE LINEAS PARA LA CORRIDA DEL PROGRAMA DIGITAL DE FLUJOS
DE PONENCIA UTILIZANDO EL MÉTODO NEWTON - RAPHSON*
DEBARRA Kfi
2
4
6
9
3
3
14 .
3
. 17
20
22
25
24
27
ABARRA KS
3
5
7
10
9
12
15
17
20
21
23
26
27
29
LONGITUD'Km*
5«0
2.5
II. 0
23 «0
22*0
1.5
5.5
16,6
34.0
30*7
1.5
2*0
1*0
2*5
CAPACIDAD
MVA
13.063.
1*770
1. 190
13*063
23*880
25*690
1*570
25*69
25«69
25.69
4*44
0*42
1.8 '
1*8
VOLT AJEKV
34,5 :
6*3
5*0
34.5
34*5
34.5
6.3
34.5
34/5
34.5
13*8
2,4
6*3
6.3
CONDUCTORMCM
2/0
2
2
2/0
300
336*4
2
336.4
336.4
336.4
2
6
I
I
RESISTENCÍA( Pu )
0*02340
1.09080
0*42012
0*20280
0*03938
0.00240.
1.08677
0*02656
0*05600 '
0.04608
0.08273
5*20070
0*21610
0*54025
REACTAKCÍA( Pu )
0«02I60
0*52420
0»I8492
0.10235
0*07414
0*00500
0*73613
0.05528
O.II655
0*09590
0*02780
1*52534
0*11648
0.29120
DATOS Dfe TRANSFORMADORES Y GENERADORES PARA LA CORRIDA DEL PRO-
GRAMA DÍGITAL DE FLUJOS DE PONENCIA UTILIZANDO EL MÉTODO DE NEW-
TON-RAPtiSON*
BARRA Nfi
¡
1
5 ' ;
7 ,
8
10
12 ;
13
15
' 17
• 19
21
23
24
27
BARRA N2
2
6
8
9
11
13
14
16
18
20
22
24
25
28
KVA
2x5000
180
1000
2000
2000/2500
2x4000
1200
300
500
1250
2500
1500
200
1000
COUECCI-OM
y ai
Y ai
Ydl
YYo
YTo
YYo
Ydl
DYN
DYN
YYo
Ydll
YY
Ydll
RELACIÓN DE.VOLTAJES
KV
4*16/34.5
5.0/6.3
13-8/5^0
13.8/34.5
34.5/13-8
34*5/13.8
13-8/6.3
13.8/6*3'i
34.5/13.8
13.8/34.5
34.5/13.8
6. 3/13. B
6.3/2*4
4.16/13.8
/6.3
REACTANCIASXI
(Pu)
0«0700
2.7000
0.4440
0*2525
0.2530
0.0875
0 . 4170
1.6666
0.9800
0.4624
0-2532
0,4266
2,2500 '
0 . 5100
GENERADORES
1 10000 Yo 4.16 O*2
GENERADORES
~79-
BARRA NÍ
i
28
29 ¡
'BARRA Kfi KVA
775,0
1650
CONEC-CION
Yo
Yo
RELACIÓN DEVOLTAJES
KV :
4.16
6.3
REACTANCIAS
Xl(Pu)
2.600
1*210
80
ESPECIFICACIONES DE LAS BARRAS DEL SISTEMA ACTUAL
PARA LA CONDICIÓN BE MÁXIMA CARGA
BARRA
NB
1
2
3
4
5
6
7
8
9 '
10
11
12
13
14
15
16
• 17
18
^20
¿L
23
24
VOLTAJE DE
BARRA ENpu
1.05-í-o'O .0
i.o t áo.o1*04- 0*0*0"
1.0 foO.O
1.0 4-0 0 « 0
1.0 -fóO.O
1.0 4-00,0
1.0 4-50*0
1.0 j-oO.O
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1.0 4-jO.O •
1.0 4-00.0
1.0 4-00.0
i.o 4-áo .01.04- jo.o1.0 -t-ÓO.Q
1.0 -4-0*0.0
1*0 +-ÓO.O
1. 04-jO. 0
1*0 4-0*0.0. 1.0-+JO.Ó
1.0 -fo'0.0
1.0 -i-jO.O
i.o 4-do.o
'GEHERACION
X»)
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
o.o0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
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0.0
0.0
0.0
0.0
Q(MVAR)
0.0
0.0
o.o t
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0.0
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0.0
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0*0
O.C
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0.0
0.0
CARGA
P(KW)'
0.0
O.C
0.0
0.207
0.0
0.064
0.064
0.650
0.0
0*01.0
0.0
3.0
0.955
0.0
0.085
0.0
0.180
0.350
0.0
0.0
0.8
0.7
0.5
Q(MVAR)
0*0
0.0
O.C
0.065
0.0
0.022
0.022
0.320
0.0
0.0
0.5
0.0
1.5
0.480
0.0
O.C30
0.0
0.060
0.180
O.C
0.0
0.4
C.35
0.250
-81-
ESPECIFICACIOKES DE LAS BARRAS DEL SISTEKA A00}UAL
PARA LA CONDICIÓN DE MÁXIMA CARG-A
BARRA
25.26
27
28
29
"VOLTAJE DE
BARRA EKpu
1*0 -f ¿0*0
1*0 +- 30*01*0 -i- 30*0
1*0 4- 30*01*054- o O . O
G-EKEHACICN
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0*45
- 0*990
CARGA
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¡ FLUJOS DE CARGA PARA EL SIÍDBMA ACHUAL
i CONDICIÓN BE MÍNIMA CARGA
Par'a esta condici6n se va a j um& i tornar el 30 1 de
la carga que se utiliaó en máxima carga devido á la
falta de información que se tiene' de la proyección de
la .demanda.i
Ademas para este caso se tendrá que salen de funcionamiento
las dos centrales £é"rmicas Diesel hulean y Central La
Playa y solamente generará la Central Hidráulica de
231 lArnbi*
Las? barras en su mayor parte son de carga y una de volta-
ge i controlado,Como barra Slack'apare.ce la barra 1 de El
Amfci *
Lo0 valores de todas las impedancias han sido utili:-<_idos
los mismos que 'para máxima carga.
~e s
i n4ia'c\i-ó
Los resultados obtenidos se encuentran a continuación y s
tisfacen los requerimientos de est'e estudio« -•? r\- Ce \c-irco.''.' [ • " • ' . j ^ V - C'
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ESPECIFICACIONES DE LAS BARRAS DEL SISTEMA ACTUAL
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0.020
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0.3
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0*2
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0.028
0*0
0*054
0*105
0*0
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0*240
0*210
0.15
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0.0
0.022
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0*010
0*010
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0*130
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0.010
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0*020
0.050
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0*105
0*075
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•89-
CORRIBN'JCBS DE CARGA QUE CIRCULAN POR LAS LINEAS
de la potencia aparente S/¿en módulo,se puede de»i
terminar la magnitud de las corrientes q.ue circulan pori
las llneas*Para lo cual utilizaremos" la siguiente fórmulas
1 SS:;S3^/
/3 V
Donde í ÍI & Corriente q.ue circula en la linea (en
amperios)«Solo en magnitud*i
' 3/0]= Modulo de potencia en la linea (en KVA)
V = Voltaje de barra (en KV)o
La circulación de la coloriente va a tener el mismo senti-
do que el de la potencia activa*Si tiene signo negativo es-
te indicará que está en sentido opuesto»
A continuación se presenta los valores de las corrientes *
EAERA
Be
2
3
3
3
5
7
9
14
A
3
9
12
17
4
6
10
15
VOLTAJE
DE BARRAS
BÍT KV*
34,5
34.5
34,5
34.5
6.3
5*0
34.5
6,3
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C O R R I E N T Ei
MÁXIMA CARGA
- ( AM3? • )
.. o -7 o :, y t
141*64
38*74
'77*72
23*18
19*89
- 34.41
19*53
8*43
KIKIKA CARG-A(AMPO
51*51
11*40
24*87
14.81
6*32
10-62
5*67
2.75
-90'
BApRA
'DE A
!
17 20
20 21
23 22
27 24
29 27
VOLTAJE
DE BARRA
EN KV«
34.5
34.5
13 *8
6*2
6.3
C 0 R R I 3
' MÁXIMA CARGA
(AMP . )
20*38
• 14 «.58 ;26*52
163,49
113-36
3 N £ E S
MÍNIMA CARGA
(AMPO
13*79
11-73
-17.70
0 * 0
0*0
PLUJCJ-S DS CARGA S COKDICIOH DE MÁXIMA CARGA PARA EL AÍ,0 1980
I d*Los Yalores de las impedancias cfe§ l p2Ti §3 líneas se utilizó
ien el f luj.o de carga para el Sistema Actual , de vid o a que su
configuración no cambiará mucho haste ese ano.
Bn algunos .casos aparecen otras lineas 9 como por ejemplo la
linee*. Quito-Subestación Norte en, Ibarra f cuyos v-a-1-e-e©— s e encuen; ^ / -te^i/ei * 2 f ]
tran | a continuacióny^En otros casos se ha incrementado la ca«
paciclad de transformación de acuerdo a lo programado por IKE-i
CEL # el Sistema Regional* (1) , (3) , (15) .
Para i realizarse el estudio se deben tomar en cuenta los puntos
siguientes?
l.-TJika proyección de la demanda hasta el año 1980 a nivel de
centros de carga «Los valores correspondientes se encuentran
ordenados a continuacions indicándose a la barra resj^ectiva que
se conect¿=.ran * Estos valores han sido tomados directamente
del Departamento de Planificación d-e lísaecel*i f
2 a- í>e las centrales existentes o grupos de ger¡eraciór_ por
instalarse en el futuro inmediat'o 9 se asumió ^ue en condicio-¡
nes normales solo trabajaran las centrales hidráulicas de El
Ámbi : en Ibarra , con 8 Mí de capacidad, a la punta y la playa en
Tulcán con 1 .3 KW ?Diesel lulcán con 625 KW *L«.B demás queda-
ran ' para servicio en situaciones de emergencia o se cerraran
definitivamente *La diferencia en potencia y energía para cu-
brir ¡ lae necesidades de este sistema - provendrán del sistema
Kacional Interconectado a- partir de 1978*
3.— ííe consideraran todas las líneas de transmisión a 34»5 ^
exas entes a -Í M-M&©JC: de que este voltaje resulta a simple vis-
ta inadecuado para, urx sistema longitudinal de 125 Km* de lar-
go* '.
La r'a Ón para no modificar las líneas de 34 * 5 KV existentes
es que »en la práctica es un trabajo que indicaría el suspen-
der el servicio a la mitad de la carga del sistema durante un
« 92*
per 1 cid o de tiempo demaciado largo. A parte no todas las estruc-
turas empleadas se prestan para modificacior.es a 69 KV 8 ade-
más en el aspecto economícelo valdría desperdiciar una in-
vers^ón en equipos de subestaciones y en las propie's lineas»
apen4s se terminen de instalar estas'»
4*™ ^e adoptaron niveles mínimos de voltaje para condicior.es
normales de 95$ en. las subestaciones principales (Centros in-
dustriales principalmente) y hasta de $2$> . en las demás *
paramuna mayor facilidad de trabajo en el computador se' ha
tenido que cambiar la notación anterior de algunas barras,i
ya c fie han salido algunas barras y líneas *
En la diagrama unifilar y de secuencias puede verse este cara
bio realizado.
Se h& tomado como barra SLA.CK o barra flotante a Quito, como
barras de voltaje controlado las barras 4s28,29 *
Las par gas $generaciones y especificacior.es de cada una de las
barras se encuentran ordentadas a continuación*i
líos valores obtenidos satisfacen las necesidades de este es-
tudifc) y también se encuentran a»continuación»
DAOJ0S DE LINEAS PARA LA CORRIBA DEL 'PROGRAMA DIGITAL
Í DE FLUJOS DE POTENCIA PARA EL AftO DE 1980
DE
BARRA it
Z
¿f
6
9
3
3
3
17
30
20
22
24
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25
6
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A
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I 20
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3
26
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5
15
LONGI
TUD
Km
5*0
p K¿:»^/
11*0
23*0
22.0
1.5
16.5
20,5
13» 5
30.7
1.5
1.0
2.5
8
18.0
18.0
80.0
10.0
CAPACIDAD
MVA
13*063
1,770
1*190
13.063
23*880
25.650
25-69
25-69
25.69
25*69
k^k
1.8
1.8
20*00
51.38
25.69
102.76
25.69
VOLEA
JE
KV
34.5
6.3
5.0
34.5
34.5
34.5
34.5
34 .'5
34»5
34-5
13-8
6*3
6.3
34-5
69.0
34.5-
138.0
34.5
coroucTOR
.MCM
2/0
a2
2/0
3óo
336-4
336.4
336 « 4
336. 4
• 336.4
a1
1
266.8
336.4
" 336.4
477.0
336.4
RESISTEN
CÍA
' ( P u )
0.0234
1*090
0*420
0*202
0.039
0.002
0.026
0.032
0.021 ;-
0.046
6 .082
0.216
0.540
e.oi60.016
0.028
0.002
0*016
REACTAH
CÍA
( P U )
0.0216
Oc524
0,184
0.102
0.074
0.005
0.055
0.065
0.043
ü.095
0.027
0.116
0.291
0.026
O.C26
0.058
0.010
0-032
94-
S DE TRANSFORMADORES Y GENERADORES PARA LA CORRIDA DEL
PROÓRAKA DIGITAL DE FLUJOS DE POTENCIA' UTILIZANDO EL KETO-
DO ¿E KEWTOE-RAPHSON PARA EL SISTEMA EN 1980
BARRAKft
4
5
5
26
31
'7
8
10
12
13
15 i
17 !
19
21
23
27
BARRANS.
2
6
25
9
32
8
9
11
13
14
16
18
20
22
24
28
IOTA
2X5000
20*000-
30.000
3X5000
2*500
1000
2000
2000/2500
2X4000
1200
3? 50
2500
..2500 .
2500
1500
10OO
CONEC-OION
Ydl
DYo
DYo
DYo
Ydl
YYo
YYo
YYo
Ydl
YYo
DYK
DYN
YYo
Ydll
Ydll
RELACIÓN DEVOLTAJES
KV
4.16/34.5
138/69
138/34/5
69 /34*5
34.5/13*8
13.8/5.0
13.8/34.5
34.5/13.8
34.5/13.8
1-3.8/6.3
13.8/34,5
34,5/13.8
13.8/34.5
34.5/13.8
6.3/13.8
4.16/13.8
REACTANCIAS
(PÍ)
0.0700
0.0750
0.0433
0.0667
0.7000
0.4440
0.2525
0*2530
0,0875'
0.4170
0.186?
0.2800
0.2312
0.2532
O. 4266
0*5100
-95-
BAKR&Na
* 1
4
28
20
BARRAH f t -
KVA
17*252
10*000'
775
1210
COLEC-CIÓN
Yo
To
Yo
Yo
RELACIONESDE VOLTAJE
KV
4,16
4*16
6-.S
REACTANCIAS
Xl(Pu)
0.0
0.2
2.6
1,21
"fca
generación se ha considjerado como una barra infini-
a generación en Quito y se asume que la impedancia de
positiva de esta barra es 0*0 *
-96-
CAÍACITORES PUESTOS EN EL SISTEMA PARA 1980
BARRÍ!
¡i
7
9 \1
13¡
14
16
22|
33;
¡1 r n-*
VOLTAJE DE
: ";; BARRAKV
5 e O
34«5
13 08
13.8
6.3
13 «8
13.8
34.5
i
POTENCIA
MVAR
0^300
2*400
0.900
2*000
0*200
1..000
2.000
2.400
~97~
ESPECIFICACIONES DE LAS BARRAS DEL SISTEMA PARA 1980
LA CONDICIÓN DE"MÁXIMA CARGA '.
BARRA
' N« !
* 1 i
- .2
3 \- -K- *
5
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7
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9
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16
17
18
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20
21
22
23
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VOLTAJE DE
BARRA EN
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1.0 4- ¿0*0
1.0 4- 30*0
1.0 + ¿0*0
1.0 4 ¿0*0
1*0 ti- jO. 0
1*0 .j, 30.01*0 + 30.01*0 4- 30*0
1*0 4- 00*0
i«o -i- 30*0
1.04- 30.0i.o 4- 30.0i.o 4. 30.0i.o + 30*0
1*0 + áo.o1,0 -j-JO*0
i.o 4-do.o1.0 +JO.O
i.o 4.30.0i.o -4-30.01*0 4-30.0
1*0 430.01*0 4-30.0
GENERACIÓN
P(KW)
0.0
0.0
0*0
8*0
0*0
0.0
0,0
0.0
0.0
0*0
0.01
o.o
0*0
0.0
0.0
0.0
0.0
0*0
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0.0
0*00*0
0.0
Q(MVAR)
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0.0
'0*05*4
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0.0
0.0
0*0
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0.0
' 0.0
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0.0
0.0
0*0
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CARG-A
P(KW)
0.0
0.0
•o.o0*0
0.0
0.0
0.494
0*0
3.66
0.0
1*461
0*0
4.02
0.306
0.0
1.598
0.0
1.575
1.690
0.0
0.0
2.980
0.0
0.0
Q(MVa. )
0.0
0.0
0*0
0.0
0.0
0*0
0*332
0.0
2*461
0.0
O«982
0.0
2.703
0.2O6
0*0
1.075
0*0
1*059
1*137
0.0
0*0
2*003
0*0
0*0
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0-.232
6.4
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0*0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.3120*0
0*156
4.303
Barra flotante (Slack)
Barra de voltaje controlado
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• ¡ " i ' 't ' ! i ! ' -i I ! - ' Í 1i ! t i i j! • :¡ • • » •• .
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FLUJOS D33 CARGA PARA EL SISTEMA EN EL A&0 DE 1980¡
CONDICIÓN DE MÍNIMA CARGA*
©e procedió en la condición de mínima carga para •
el sistema actál se tomará solamente el 50 ?c de la maxi
ma carga instalada para este añoffdebido esto a la falta
de información de curvas de carga*
0}odos los valores utilizados para máxima carga en este
año (1980) serán utilizados para mínima carga*Para la
carga especificada para la Fabrica de Cemento se ha su-
puesto que es un proceso que no puede suplirse con un
porcentaje de BU capacidad por lo tanto,em mínima car-
ga !ha sido aplicada tod© la potencia que requiere para
su proceso *
Se debe considerar también que se ha utilizado aproxi-
madamente un 30 % de los pacacitores para anular la ac-
cián de la potencia reactiva pque disminuye la capacidad
de ¡trans misión de las líneassevitar que existan muchas
pérdidas,y todos los voltajes »de barras estén sobre el
90 % del voltaje nominal*
3?ara esta condición en cuanto a generación existen muchas
posibilidades que asumir ppero se escogió una solamente f
y e,s q,us la Central El Ambi salga de funcionamiento sy
la energía requerida por el sistema sea suplida por las
Centrales Diesel TUlcán^La Playasy Quito a través del
Sistema nacional interconectado..
Los resultados obtenidos están a continuación y satis-
faclen los requerimientos de este estudio
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C4
7
C .C
fí
-0
-2
*:?
C
*C
2J
C,5
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-C
-C
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-0
-C
^7
C
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C-C
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47
c.c
ee
-0*0
7C
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.C4
7
C-C
E4
-t.t
cc
-j
,vc
c
f- .
e 7
f t _ .
Í04
BE CARGA QUE CIRCULAN POR LAS LINEAS PARA EL
SISTEMA EN EL AÍÍO DE 1980»
BARRA
i
DE ; A
3- 5
2 3
25 ' 3
6 26
3 : 9
3 15
3 12
3 17
9 10
9 33
17 30
20 ' 30
20 ! 21
22 23
24 27
29 ! 27
VOLEASEDE BARRA -
ElsTKV
138*0
34.5
34-5
69.0
34.5
34*5
34*5
34*5
34.5
34*5
34.5
34.5
34.5
13-8
6.3
6.3
C O R R I E N T E S
MÁXIMA CARGA(AMP . )
72.18
140.19
157.24
6l*l6
94.05
26*89 -
73.99
105*41
•;25.40
115.42
70. 641
- 54.19
21.33
71.75
-160.38
129.12
.
MÍNIMA CARGA(AKP.)
48,25
0.00
106.12
41.42
64.70
8.03
21.74
24.57
7.41
115.42
4- 17.97
16.10
- 16.32
« 74.05
-161*11
145.90
Las formulas empleadas para los cálculos respectivos se
indicaron anteriormente cuando se hacia el estudio del
sistema actual.
Para estas corrientes bay que indicar también que las
que llevan signo negativo deberán tener un flujo cor.tra*
rio al indicado»
C A P I I U I í O I I
C O O R D I N A C I Ó N D E L A S
P . R O E E C C I O N . E S
i ' -105-
2*1.4" HUBICACION T CARACTERÍSTICAS DE LOS TRANSFORMADORES
| - D E CORRIENTE.(13),(14)
Los| relés de protección del tipo de c «a* están accionadosi
po3Í corriente y tensión suministradas por transformadores
de corriente y potencial^Bstos transformadores proporcio-
nar! aislamiento contra la alta tensión del circuito de po-
tencia y alimentan también e, los relés con magnitudes pro-
poifcionales a aquellas del circuito, de potencia «pero lo su-
f ic^ientemente reducidos para (en magnitud) que los relési
puedan hacerse relativamente peq.ueB.os y no costosos**i .
La ¡aplicación adecuada de los transformadores de corrien-
te jy potencial implican las consideraciones de varios re-
qu^sitos como siguen»
Construcción' mecánica?tipo de aislamiento(seco ó liquido )
relaciones en función de las corrientes o tensiones prima-
ri4s y secundar ias srégimeaa térmico continuo ?ré*gimenes de
tiempo corto térmico y mecánico ,'clace de aislamiento^ni-
veí de las normas de aplicación para casi todos estos te-
mas1 *
Es ¡de gran interés formalizar una manera para especificari
un ¡transformador de corriente y/o potencial*
Todos los tipos de transformadores de corriente se utilizas.
paafa el rpoposito de la proteccón. por reslés *E1 transfor-
mador de corriente de boquilla es casi invariablemente pai ,_^
ra :protección en los circuitos de alta tensión porque es me-
noé costoso que otros tipos *Kose lo útilisa en circuitos me
nozfes de 5 KV 5ni en equipo blindado *B1 tipo de boquilla
consta solo de un núcleo de forma anular con un arrolla—¡miento secundario*Bste transformador se construye dentro
de I equipos tales como t interruptores ytransformadores de po~
texiciapgenerodores o mecanismos de interruptoresPestando dis
I -10ó~
puesto el núcleo para rodear una boquilla de aislamiento
a -Bravea de la cual pasa un conductor de potencia *
Debido a que hay menor saturación en Un núcleo de seccióni
transversal mayor P un transforma do'r de corriente de boquillai
tiende a eer más preciso que otros transformadores a múlti-
plos elevados de la corriente primaria de régimen«A ba¿asi
corrientes 5 en cambio un.Ü}»Co de boquilla es menos preciso
generalmente debido a su mayor corriente de exitación»i
Raaja ves si acaso es necesario determinar el error de án—!
guüj.0 de fase de un 2í «C * , utilizado para propósitos de pro»
te<?ci6neTJna ra^ón para esto es que la carga en el secunda-t •
rio de un Ü? *C * es generalmente de factor de potencia atra-iiaado tan elevado que 'la corriente secundaria está prácti»
candente en fase con la corriente de evitación y por lo tan«
to ¡el efecto de é*sta en la preeición del ángulo de "fase es
de4Preoiakle «Más aun en la mayoría de aplicaciones de pro-
te4ciones se puede tolerar lo que para propósitos de medi-
ción sería un intolerable error de ángulo &e fase*
Si ¡puede tolerarse el error de, relaciónPpuede despreciarse
el ¡error de ángulo de fase*
Pr4 este estudio seutilizará larelación 5/100 y en algunos
casos 5/200,como puede apreciarse en la tabla de valores
pan?a transformadores de corriente para protecciones«(12)
DAOJOS NECESARIOS PARA ESPECIFICAR UN 20«i
1-4Tipo de servicio.-Indicar si es para ser instalado en
interiores o a la intemperie *
2»-0?osmción de montaje *-Indicar la posición de montaje de-
seada ,verticalfhorizontal9 o invertida»i
3«-rRelación (es) nominal(es) de transformación«-Bxpresada• i •
en ;té"rminos de s corriente(s) nominal(ee) primaria (s) a
corriente(s) nominal(es) secundarias»
3*Í«- Corriente(s) Nominal(s) primaria(s)«-Se debe fijar el
coásumo de las máquinas y/o aparatos conectados al sistemas
- i -107-
« Potencia aparente 0?if (VA) (A)i r-—•*
tensión de línea (V) 2
3 o 2 Corriente (s) Nominale (s) Secundaria (s).- Normalmente
se da; 5A» Excepto en caso da. distancias largas entre los tra
transformadores de corriente y los aparatos conectados a los
miemos *¡
4 * Frecuencia Nominal*— I/a frecuencia de la red en los ciclos¡
por sjegundo.
5-* Ná^vel Nominal de Aislamiento.- $ ornar el nominal más pro -
ximo jal de la tensión "más elevada del sistema ( ver tabla de
tensiones nominales de aislamiento). Se puede tomar un nivelii
de aislamiento superior cuando las condiciones de la instala
ción jlo requiera Eáems Climas ©alinososp marinos o altitudes
de o¿eraci£nsuperior es a 1000 mts» sn*iru
6* C3Jase (s) y potencia (s) de precisión»- 7 -1 La (s) detpra
cisión se seleccionarán de acuerdo con el servicio que darán
los ajparatos conectados y dando una precisión similar a la -
de los mismos aparatos*i
Las cjlases nominales son: G»3 s b»6 » 1*2 s 3«0«
7 *>2 4a (s) potencia (s) de precisión se dará (n) tomando la
carg4 nominalinmediata superior a la suma de las cargas q,ue
representan los aparatos conectados a ese secundario, toman-
do erj. cuenta la carga que representan los conductores que -¡
unen j^ los Í.C con los aparatos»
Las i?o enc -as nominales son í
B0*l ! * 2.5 VA cosf =0*9
B0«2 « 5 Va ,i
» 25 VA eos
B2 *0 ; « 50 VA "¡
,0 | * 100 VA n
,0 ! *» 200 VA. »
7*'Clase (s) y Potencial (s) de protección.- Depende de los
VA cJDnsimidos por los reveladores conectados a 20 veces de 3a.
corriente nominal • Se hace la suma de las impedenci.. s de los
reveladores y los conductores y ee'obtiene con ella la ten -
siónj necesaria de los bornes del secundario a 20 veces la co
rriehte nominal}. f especificándose luego el valor inmediato su-
peribr nominal* • • ¿
Ysec t£Zx 20 In ' ' ''iYsecj . -- < V Nominal
Las jclases y potencias nominales sons
Y Nominal " •
0-10 (01 ohm)
0-20 (0.20hmns)
0-50 (0*5 ohmns)
Ci-100 (1*0 ohmns)k. • ¡
CJ-200 (2*O Ohmns) " '
C-400 (4*0 ohmns)
• . C|-600 . (8*0 ohrnns)
8* dobre corriente en permaneibciaB- G-ensralmente se fi ja co-^
come» 1*2 lns sin embargos se puede dar otro valor si las cora.
dichones de servicio lo.hacen necesario*
9« Corriente térmica de corto circuito*- La corriente térmi-
ca" ¿e corto circuito q,ue debe, soportar el E «C depende del va
lor máximo de corriente de cortó circuitosimétrico en el pun~v
*to de instalación dentro del sis tema 9 ademas dé su tiempo de
duración*¡
i-fc^lcc >(t-eO*5 ,5_0 KA ef» durante un segundo*£
it Corriente térmica de corto circuito.
Corriente de corto circuito simétrico del sistema en el
punto donde estará el ÍC.O* (KA. ef)
S =i Duración del c*c (sec)
£ s»i Secuencia nominal del sistema (c»p»s)
10 « CJorr lente dinámica de óorto circuito •- Valor de cresta de
la primera onda de corto circuito completamente asimétrica yi
tendrá corno valor s
id^|l«8 J~2 Ice » 2*54 x Ice KA amplitud
Los palores de tensión en esta columna son el 110$ de la ten-
sión i de línea a neutro del sistema en que el transformador es
La selección de la clase de aislamiento p-ra los transfor roa <-
dore^ de corriente es una función del nivel de protección del
sistema al transí <r m^dor* y las demás características de los
transformadores con la tensión continua a fase neutro*
ÍDENstlOKES NOMINALES BB AlSLAKIBKOíO PARA ÍDRANSPORMADORES DE
OORRIENOIB. .
EBJNSION NOMINAL MÁXIMA TENSIÓN " TENSIÓN NOMINAL NIVEL
DE¡ AISLAMIENTO FASE NBTORO DEL SISTEMA BÁSICO IE
| KV . KV KV IMPULSO
06
12
25
50
87
15L
15H
25
345
46
69
92
115
138
0-380
0,762
1.59
3.18
5.52
9.53
9,53
15.9
21 *5
2 9 » 2
43*8
92
115
138
10
30
45
60
75
95
110
150
200
250
350
450
550
650
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AN
O
-110-
CRI2ERIOS GENERALES PARA LA SELECCIÓN DE LAS PR02EC-
CIONES MAS ECONÓMICAS Y EFICACES DEL SISTEMA.(9)»(2)
Loa criterios para determinar la 'ocurrencia de un corto-
circuito tienen campos de aplicación bien definidos se-
gún sean los objetivos del Sistema de protección que
los utiliza y las condiciones eléctricas del sistema
al cual se desea aplicar*(9)
A *-* Probabilidad de ocurrencia de fallas«
Debido a la gran importancia que tiene la continuidad de
servicio y a las grandes pérdidas económicas que signifi-
ca
te
De
(l.a
Es
un
ya
la suspensión del suministro de energía s es importante
ar en cuenta el numero de fallas y el tipo más f recuen
o más probable de falla » ( 2)
Palla trifásica 5 %
Palla fase—fase-tierra 10 %
Palla fase-fase 15 %
Palla fase a tierra 70 %
Total 100 - í
este cuadro mayor probabilidad de falla es fase tierra ,
práctica nos indica -muchas veces las necesidades de pro-
tención para las fallas más frecuentes)por lo que es pre-
siso tomar muy en cuenta para el diseño de una protección
que sea selectiva y muy eficáa en el sistema*
B * -* Análisis económico»
muy importante el aspecto economico^ztsr protección que
si-¿t-ema~-de relés pueda dar a un sistema de potencia 9
que el s-ie-tjejua de protección actúa evitando mayores
costos de reparación,evitando que los danos puedan invo-
lucrar a otro equipo y haciendo que el tiempo en que el
— \ .|o nrvar rov'f o
equipo este fuera de servicio eam~i»£— amjiog posible ,todo
esto trae como consecuencia, una • menor pérdida en cuanto
El sistema de protección ayuda a reducir el equipo de re-
serva y hace posible utilizar la capacidad completa del
sistema de potencia evitando la construcción de nuevas
lineas de transmisión$todo esto a un costo que no pasa
de | un dos por ciento del costo total del sistema de po««*
tencia al cual r>rot eje «
Miejntras menor sea el tiempo de suspensión de servicio
eléctrico mayor utilidad económica persibe la Empresa
suministradora deenergía #S i además ©e analiza que la fa-
lla puede estar localizada en centros densamente indus-™
tri&lessla suspensión de servicio implica muchas moles-
tias a la producción y problemas técnicos que pueden ha-
cer que una Empresa a suministradora de energía sea inclu-
so enjuiciada por perdidas ocacionadas de materiales y
maquinarias
Ce- Cara cteris ticas técnicas del sistema de protección*t
Necesariamente el sistema de protección debe tener las
siguientes características s
1* - Sensibilidad
2*~ Selectividad
5*- ¡ "Velocidad
4*- Simplicidad
5 *~ ¡Economía .
El áistema de protección debe ser lo suficientemente sen-
sible para que funcione en forma segura 9con la condición
de q.ue no tienda a funcionar por si misma*
Cade* una de las fallas debe ser detectada con la suficien-
te sensibilidad y con la mayor facilidad posible*
-112-
El . sistema de protección debe ser capáa de seleccionar
entre aquellas condiciones que requieren un £ unciona»
mi^nto rápido o un funcionamiento lento , o que no s©
deéee BU funcionamiento*
La i velocidad de funcionamiento de un sistema de protec-
ci§n debe ser requerida para coordinar los demás elemen
tos del sistema *
Mientras más simples sean los relés instalados y los
circuitos a ellos s existirá una probabilidad de falla
331; que la gente este trabajando con un mismo tipo de re
ía: (tJn determinado nombre de fábrica f instalado en lo po
sible en todo el sistema de potencia) hace que adquiera
mayor experiencia con el mismoBComo también existe la
mayor facilidad de localizar la falla y la reposición
más fácil y rápida de las protecciones en servicio*
lo referente a lo económico debe analizarse en base
a ;obtenersla máxima protección al menor costo*j •
3}©|d£is estas caracterieticas y criterios ge'nerales ©e
tomaran en cuenta para la coordinación de las protec-
ciiones del sistema »
-113'
2.3.- CIJ&CES DE PROTECCIONES A UTILIZARSE EN EL SISTEMA,(lo)
PR|00?ECCION PRIMARIA *-En la figura se muestra la proteo-
cajón primaria para él sistema en estudio,y en él se pue-
observar lo siguiente s
T X
Lds interruptores están localizados lo más cerca posi~
b3|e de las cone ce iones de los elementos principales
de|l sistema depotencia »¡ • i
Se establece una sona separada alrededor de cada élemeaa-i
to ,1o que hace posible en el caso de una falla en el
irjterior de la sonarse disparen los interruptores de
efíta aona.
L s aonas se superponen alrededor de los interruptores
con el fin de uqe disparen el menor numero posible de -
ellos,cuando se produce una falla fuera de la aona de
superposición»
PROTECCIÓN DE RESPALDO»» Se emplea solo para proteger.!
cortocircuitos«
1/4 protección primaria puede faltar por una de las si-
guientes causass
Paita, de corriente o tensión a los relés
paila en el relé
palla en los circuitos de disparo
en el interruptor
T
Para el caso de una falla en la barra 10, si los relés
ISH no funcionan prestan respaldo los interruptores Se
y 6- *
Uñé. segunda función de los relés de protección de respal-
do; es dar protección primaria cuando los elementos encar-; í
ga$os de dar dicha protección están fuera de servicio¡
por reparación o mantenimientos
PROTEO CICK DE LINEAS RAMALES
protección de sobrecorriente proporciona el medio más
sencillo y económico para la protección contra cortocir-
cuitos *La coordinación de los tiempos de operación nece-
sairia para obtener una adecuada selectividad es fácil ob
tejierla y mediante el uso de relés de inducción con ca-
racteristicas de tiempo inverso es posible reducir a un
mínimo la diferencia de tiempos de operación de seccio-
ne& contiguas de líneas de distribución radiales (para
nuestro sistema puede comprenderse este criterio y/o ser
-115-
aceptado) e .i
Sin herabargo deben anotarse dos aspecto© importantes s
1¿ -En sistemas radiales de gran extensión los tiempos
d4 operación de los relés más alejados del punto de
áTaUa^ exigid os por una adecuada s el© ctividad* resultan
inaceptablemente largos*
2 »;-~ En sistemas de distribución en anillo es imposible
diiseñar una protección selectiva a menos q.ue se controle
operación mediante relés direccionales «
PROTECCIÓN PE LIÍTEAS ALIMENTADAS POR AMBOS EXTREMOS
Para este tipo de lineas se utilizará relés de sobre corri-
ente de tiempo inverso (extremadamente inverso) y sobre-
cogiente díreccionales o Una combinación de estos dos
tipos para la protección de fallas entre fases y para
fallas a tierra,»
ÍUaüibien se utilizará relés de distancia debido a q.ue la/protección puede ser deina-ciado lenta o no sea selectiva *
Lo© relés direccionales para protección de cortocircuitos
se; utiliza en general como suplemento de otros relés.
Lo^ relés direccionales permiten el disparo solo para
Un^ cierta dirección de flujo de corriente y los otrosi
reies determinan si es un cortocircuito el q.ue origina
<3.ué. fluya la corriente ?y si el cortocircuito está lo su-
ficientemente cerca para que los relés disparen su in-
terruptor*
Dicnos relés direccionales no tienen acción retardada
int^nsional y su puesta en trabajo no es ajusta ble *i
Par©, este ect udio se utilizan relés direccionales que
combinan la función direcciónal con la función detecto-
a y localisadora.de la f alia s entonces el relé direc-
-116-
cibnal tendrá puesta en trabajo ajustable y cualquier
característica de tiempo inversos
PRpTECCIOK BE LINEAS EN ANILLO
Para este tipo de protección lo más aconceo'able y efec-
tivo es la utilización* de relés direccionales*
Especialmente si se analiza la importancia del tramo
a protegerse«Si se debe velar por un sorvicio continuo
es¡necesario dar la protección más adecuada*La; protección de distancia debe considerarse cuando la é
de^ sobrecorriente es muy lenta o no es selectiva* Los
relevadores de distancia se utilizan por lo general pasa
la¡ protección primaria y de respaldo en las fallas de -
fase en líneas de subtransmisión* 'y en líneas de trans-
misión donde no es necesario el recierre automático de
alta velocidad, para mantener la estabilidad y donde -
pu;ede tolerarse la corta acción retardada para las fa —
Illas en el extremó de la aona* Los relevadores de sobre
corriente han sido utilizados * por lo general para la -
prlotección primaria y de respaldo en las fallas a tieraa
pefro hay también una tendencia creciente a emplear los.
relevadores de distancia en fallas a tierra
r * f* "3 ft .«** *l B[- ¿ L J 9 A L
TYPE-TJV RELAY Manufacturcd to B.S.I42.
Relay Ratings: The relay is available for use withcurrcnt-lransform<(rs having sccondary ralings of5-0, 2-5, 2-0, I -0,¡or 0-5 amperes.
The standard relay is suilablc Por use on 50-cyclesysterns; 40-cycle ¡and 60-cycie versions are alsoavaílable.
Setting-ranges: |Overcurrent ; 50-200% in 25% steps.Earth-fault i 20-80% in 10% steps or
! 10-40%in 5%síeps.Other settings can be providcd.
Impedance: A typical impedance/current curve fora 50-cyclc relay is shown in íig. 7.
Tirne-settings: TJie lime/current characíerislic ofthc type-TJV relay (Form 3/10) is shown in fig. 8..
For other settings see Pamphlet 1269.
Coií-rating: The !coil will withstand a current of50 times the setting for 2 seconds.
Temperatura VaHation:
'* MÚLTIPLEOF
PLUG-SETTJKG
2 times10 times and abovcj
PERCENTACE-CHANGE INOPIRATING-TIME PER DEGREE
CENTIGRADE REF. 20SC.(APPUCABLE 10° TO 30'c)
+0-55+0-25
Frequency Variation:
MÚLTIPLE :-OF
' PLUG-SETTIKG
2 times10 times and above
PERCENT AGE- CHANCE INOPERATJNG-TIME PER CYCLE
PER SECOND REF. 50 C/S(APPLICABLE 47-51 c/s)
—3-7—2-9
Gvershoot: The bvershoot is less than 50 milli-seconds at 20 times the plug-setting.
Burden: Approxiriíately 3 VA at the setting.
Effect of Humidíty: A ypical relay vvas subjectedto a relative hunjidity of 100% at an ambienttemperaturc of 40°C for one\vcek and no significan:change in opcrating-times resuHed.
Resettíng-current: 100% of plug-setting.
Contact Arrangements: The relay is fitted with• "O.-to two pairs of sclf-rcset 'make* contacts. Aonc-break lock-out versión of the relay suitable forscrics-tripping will be available.
Contact-ratings: The 'make' contacts will makeand Varry:
(a) 10 amperes cbntinuously.. (b) 15 amperes for 3 seconds.
Contact-pressurc; The high lorquc developed by"ibis relay diablos the moving conloéis to excrt atotal prcssurc of 12 grams at 130% of the plug-,setting. :
TYPE-BC ELEMENT
Ratings: Opcraling-coils of 5-0-ampere,ampcre, or 0-5-ampere rating are available.
1.0-
Current-settings; Elements having setting-rangesof 2/1 or a dual range of 2/1 and 4/1 times therating can be supplied, the latter being cquippcdwith a two-position plug-bridge markcd IX and 2X.The calibration of the variablc-settíng whccl appliesto thc IX plug-position.
The clement can be rendercd inopcrative byuse of the inf ini ty setting (on early modcls) or thelock-out position (on later versions).
The range of settings available is lisíed in the tableoverleaf; this range is restricted when used in con-junction with the type-TJV relay.
Burden í 1-2 VA over the settíng-range.
Contacts: The elcment is fitíed with up ío twopairs of 'make' contacts.
The contacts will make and carry :(á) -30 amperes coníinuously.(b) 30 amperes for 3 seconds.
Operating-tímes:At 2 times ............ Less than 20 milliseconds.At 5 times and above ...... Less than '12 milliseconds.
TYPE-TJEV RELAY
Relay Ratings:. The relay is suitable for use withcurrent-transformers having secondary ratings* of5-0, 1*0, or 0-5 amperes and voliage-transformershaving secondary ratings of I IOV continuously forovercurrent or 110V (nominal) for earth-fault,the lalter coil being suitable for 63-5 and 190-Vearth-fault conditions.
Setting-ranges: As type-TJV.
Directional Settings:15% standard for phase-fault.
standard for earth-fault.
Phase-angle Characteristics:Phasc-faulls: Unily-power-factor or 45° leading.Earth-faults: 12í° lagging.
Time-settings: As type-TJV.
Current/Voltage Characteristic of DirccticnalEíement: As shown in fig. 9.
Burden: Currcnt-coils: 3-5 VA at the setting.VoUagc-coils: 12 VA at the ralecl volííige.
Resetting-current; As lypc-TJV.
Contact Data: As type-TJV.
11
FI«. a. .Tiino/currcntdiaracteristicof a typo-TJVrelay.
TIME-MULT1PUER SETTING I OTIMC-MUL1IPLIEK SETTING O 8TIME-MULTIPLIER SETTIUG O 6TIME-MULTIPL1ER SETTING <MTIMt-MULTlPLIER SETTINGO 2
S 10 15
OPERATING-CURRENT IN MÚLTIPLES OF PLUG-SETTlNG
fig. 9.Current/volcagecharacteristic oftype-ES relay.
Fig. 10.Phase-angíecharacteris: ztype-ES relay.
-TI í •
TRUt WATTMETER OR UNCOMPENSATED RELAY iM
..COMPENSATED 5 RELAY i j i i
VOLTAGE COIL ENERGISEDAT (10 VOLTS
20 O
PHA5E-ANGLE (DEGRtLS)
I£>0
DETERMINACIÓN DE LOS ÍDIEMPOS DE, APERTURA DE LOS HELES
PARA CORRIENTES DE PALLA.(8)9(10),(11),(12)
La. protección de sobrecorriente es la más sencilla y ba~
raffca pía más difícil de aplicar y la que más rápido nece-
sita reajustarse o reemplaso a medida que cambia el sis-
tejma^Se la útil isa para protección contra la falla de fa-
se; o a tierra«Be va a utilizar en algunas linea© de trans-
misión donde no puede justificarseel costo de protección
de¡ distancia*
Be utiliza para la protección primaria de fallas a tierra
en! la mayoría de las líneas de transmisión donde se em-
plean relés de distancia para fallas de fase y para la
de respaldo de tierra en la línea que tiene protección
pofr hilo piloto para la protección primaria* (10)
La: práctica es utiliaar generalmente un conjunto de dos
o tres relés de sobrecorriente para la protección contra
fallas entre fases y un relé de sobrecorríente separado
pafra fallas monofásicas a. tierra *Por lo general se pre-
fieren los relees de tierra separados porque pueden ajus-.
tairse para proporcionar protección más rápida y más sen-
siíble en fallas monofásicas a tierra que la que pueden
proporcionar los relés de fase «Se adoptará este último
sistema mensionado anteriormente»
Los de fase se hacen inoperantes en la componente de se-
cuencia cero de la corriente de falla a tierra*\a la re spe ct iva c o ord ina c ion s e van a ut iliaar relés
de sobrecorriente de tiempo inverso Areles de sobrecorrien-
te direccionales,y relés de distancia *i
Se van a utilizar relés detiempo inverso debido a que la
magnitud de la corriente de falla depende de la localiaa-
ción de ésta y se mantiene inafectada por cambios en la ge-
-120-
neraeion o en el sistema de transmisión de alta tensión
Este tipo de::*j?elés ofrecen una buena, selectividad con
fusibles y re conectador es *I>a protección de tiempo in-
verso está complementada por la protección instantánea
siempre que sea posible ftLa velocidad en la eliminación
de las fallas posibilita disminuir el daño y hace que
el recierre automático sea más satisfactorio*
AJUSTE DE LOS RELÉS DE TIEMPO INVERSO .
El primera-paso es seleccionar la. puesta en trabajo del
relé de tal manera que éste funcione con todos los corto-
ciárcuitos en su propia línea y proporcione protección de
respaldo para los cortocircuitos eza los elementos del sis-
teína adyacentes »
E '
D
Relé a ajus tarse
H
(9Falla
Se puede o no tomar en cuenta el efecto de la resistencia.
de arco y de tierra,la resistencia de arco puede o no e—
xistir*En" ocaciones puede presentarse una falla metálica
sin arco*
Podemos expresar el tiempo de funcionamiento del relé" re —
.querido en función del tiempo de fUr.cionamiento del relé
enj X por la siguiente fórmula:¡
= 0?2* B2-£ Ox + 3?
T- « Tiempo de funcionamiento" del reía en D*JL
T- « Tiempo de funcionamiento del relé en I<b
Bp » Tiempo de interrupción del cortocircuito
del interruptor en I
Dofrde:
-121-
0 «a liempo de sobrecarrera del relé B
F s± Factor de seguridad,ii"El tiempo de sobrecarrera se asumirá como 0*1 eegs
El ¡tiempo de seguridad se asume en 2 seg*
La curva corriente de operación en múltiplos de la pues-
ta de trabajo versus tiempo de operación del relé se tie-
ne en la figura 8 y servirá tanto para relés de aobre-
corriente 9sobrecorriente direccionales ?y para relés de
Bobrecorrientes instantáneos *(12)*
Para cada afco propuesto para realizarse el estudio corres-
pondiente de cortocircuitosfse va a realizar la respectiva
coordinación y la respectiva determinación de los tiempos
de ipuesta en trabajo de los relés*
P&ra los relés de distancias
En las tres sonas9 de todos les relés de distancia, se
utilizaran tres distinciones significativas ? magnitud de
la ; cantidad medida^ tiempo y dirección del flujo de poten
cia de fallas La unidad Z_ es usalmente compensada hacia5
la i linea protegida^ excepto desonde los relés son usados
para protección carrier *
Zona 1 -
El disparo en esta aona ocurre instantáneamentef la uni «-
dad. de distancia debe ser ajustada sin tomar en cuenta el
terminal o terminales remotos de la linea protegida* Al -
canee de 85 - 90$, de la linea pa/ra las fases y 75$ > • PSL ~
ra los relés de t ierra»
Z ona 2 *
lia unidad de distancia es instantánea $ pero el disparo es
retrasado por los contactos del temporizador 0}^« La pri-
mera tarea de esta aona es cubrir el resto de la línea
protegida? la cual no es cubierto por la aona 1*
intervalo d© tiempo 0?2 deberá ser suficiente para
proporcionar coordinaci 6n con los relés fuera de la
¡barra adyacente*
La coordinación es difícil con loe relés de tiempo ~
Í3 obr e c orr i ent e „ C uand o la c o or d ina c i Sn es c on un i da -
des de tiempo definido? üí puede ser ajustado p^ra al-
rededor de 0*25 segg más el tiempo de operación del &i¿3
yuntor adyacente «
¡Mayores intervalos de coordinación son aconsejables pa
ira coordinar con unidades de tiempo « sobrecerrlente.
:£ara asegurar una protección completa de la línea es -
irecomdado un ajuste mínimo de 120$ de la longitud de la
linea protegida»
!2ona 3.
;Esta unidad de distancia es instantánea P pero el dispa.
;ro es retardado por los canta otos del temporisador SC3ii (Está en el mismo mecanismo de tiempo usado para los
•contactos de 2^)® £« debe cubrir toda la linea ady^cer.»
te * de esta primera función se desprende q.ue es respaldo
(del disyuntor adyacente P £,, debe cooráinarce con el ticm
: po adyacente {Do ° con -a - aidad de tiempo oofere corrien
te * De la longitud del alcance de 2 f el tiempo O? ra -
ramente es menor q.ue un seg y Usualmente ser cano a 2sg*
ííl alcance de los rel ss de di-stancia generalmente es in
dependiente délos cambios en las condicinnes externas —
del sistema^ excepto para el caso de alimentación Ínter
íxa* Xa impedancia real de la falla desde el relé I» de
la siguiente figura«
2a. 2 b-. Bn todo caso la .corriente de alimentación in
torna ¿- IJ 1 producen una caida de tensión y Ib 2, laO, D
cual es vista por el rell$ aunq.ue la corriente de alimen
pión interna no es medida por el rel€ * El voltaje total
del relé V, ess" .
¡D i v id iend o la e c ua c ±$ú ant e r i or para la c or r ie nt e del re
le se produce una impedancia aparente Z
(2a * Z3b) 4- I¿ x Zfe
JR - ( 2a4- ab ) id x b
Id
I
Las:2a
~*J
l a - f l b
.
Z b
S© observa que el re^-é sub-alcanaa por la alimentación
'interna y como la relación de alimentación interna I
icrece el sub-alcance del relé también crece . ja
Bete factor debe ser considerado cuando se determine el
ajuste*
JXios reído de distancia tienen las siguiente s ventajas
sobre los aparatos de sobre- corriente
.!•*— 231 alcance es negativamente independiente de los cam
bios externos del sistema *
£ #~ Mayor habilidad del transporte de carga ? cuando se —
emplean los relés de distancia con restricción de
5 *— Usualmente son'iuás simples .los cálculos de ajuste
CQ
hJ
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^
CQ
O
'H3
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t* ' í> co
™3.2 5™ .
.- CALIBRACIÓN DE LOS RELÉS DEL SISIEKA ACTUAL
Se va a realizar el ajuste de los relé© de fase conside-
rando las corrientes de fa-lla para las dos condiciones
de;m&ximay mínima generación «En igual forma se procede-
rá en la calibración.y coordinación de los relés de tie-
rra»¡
Cad uno de los disyuntores que son comandados por su res-
pectivo relé han sido designados como AjBjC*
también es necesario anotar que para la calibración y co-
ordinación de todos los relés se tomaran en cuenta los si-
guientes puntos *¡
1*~ Se van a emplear transformadores de corriente de rela-
ción 100/5*200/5*800/1 para algunas aonas*
2 «r- Se tomará el tiempo de operación • del disyuntor de 5
ciclos para que pueda despegar la falla*
:5*«- Las corrientes de carga se tomaran de los respectivos
Aflujos de,carga 'para el sistema actual y para las dosi
condiciones de máxima y mínima carga«
4««- Las corrientes de cortocircuito trifásicas y monof<£~
. ' - . sicas determinadas para la coordinación se encuentran
en el .plano Isffi ?para máxima y mínima generaciónpasí
¿-:, como también las respectivas corrientes que contribu-
. yen a la falla*
5«™ Los taps que pueden utilizarse de las unidades tiempo
. : .. eobrecorriente sons
Sobrecorriente 50-200 % en pasos de 25 % '
3?ara tierra . 20-80 % «n pasos de 10 % ó
10-40 % en pasos de 5 %
Corrientes del relé
5*0 ~ 2*5 - 2*0 - 1*0 ~ 0.5 - Amperios»
Loe tiempos deoperación del relé se tomarán de la fi-
; ' - 126-
1 gura 8 .
7®4 Bl respectivo diagrama con la ubicación de los relés
se I encuentran a continuación en el plano TíS
I (DE SOBRECORRIEKTE)
Corriente de carga « 19 Amperios
Corriente de falla critica == 491
Corriente mínima de apertura = 2Icarga =: 40 Amperios
Se; va a tomar 100 Amperios considerando el aumento de car-
ga ' futura «i
Corriente equivalente del relé =100x5 =5 Amperios
Se.escoje el tap de corriente del 50 % «Por lo tanto'
Corriente del relé s= 2*5 Amperios
Corriente de apertura a 2 * 5x100 » 50 Amperios
: 53?aJ,la critica expresada, en múltiplos del tap = 491 c 9*82
; ' 50
Puíito de ajuste del tiempo. - t
Se! toma el tap = 0.1 ?para el tiempo de 0*3 Segundos ,
RBtE 0 (DE SOBRECORRIBUOÍE)
Se^ coordinará con el relé I y el relé Bs
Corriente de carga = 38 Amperios
Corriente de falla critica t= 491 Amperios
I ininima de apertura = 2Ic «= 40 Amperios-
Se toma 100 Amperios considerando cargas futura©*
Corriente equivalente del relé = IQ-Qx 5- = 5 Amperios100
Se^ utilizará el Tap de 50 # por lo tanto.
Corriente del relé « 2*5 Amperios
Corriente de apertura « 2.5 x 100 = 50 Amperios; ' 5
: -127-
IFalla critica expresada en múltiplos del tap s= 491 =9 ,82
! . 5 0
IPunto de ajuste del t iempo»
O . S + O . a . f . O . l * 0.083 = 0*683 Seg*
elegido ss 0.3
;0?iempo de puesta en trabajo = 0*9 Seg*
¡REIiE C ( 80BRECORRIEKTE
Se coordinará con el relé G-
Corriente de carga = 141 Amperios
: Corriente de falla critica =s 507 Amperios
;I mínima, de apertura = 282 Amperios
; Se tomará 350 amperios considerando cargas futuras *
;35° 3c 5 = 8*75 Amperiosi 200
!Se pondrá el tap de 50 % ?por lo tanto
: I del relé =5 Amperios
;I de apertura = 5 x 200 = 200 Amperios! 5
i Falla critica expresada en múltiplos del tap » 507 = 2 » 54: * 200
: Punto de ajuste del tiempo
» 0*6 4-0*2 * O. I1.* 0.083 « 0.983
Tiempo de puesta en trabajo = 1*4 Segundos*
RELÉ E ( SOBRECORRIEOTE )
Se coordinará con el relé C
I carga >= 141 Amperios
X falla crítica » 573 Amperios
I minima de apertura P= 282 Amperios
Se tomará 350 amperios considerando cargas futuras
; - 128-
350 x^5 = 8.75¡ 200
Ipara el tap de corriente del -50 ?¿fl relé = 5 Amperios
• I apertura » 5 x 200 = 200
¡Palla expresada en múltiplos del tap = 573 = 2*8"/200
Apunto de ajuste del tiempo
íÜ! « 1*4+ 0.2 4.0*140*083 = 1.78 Seg,
iíDap escogido = 0*3
¡Tiempo de puesta en trabajo = 1*85 Segundos *
RELÉ A ( SGBRECORRIEKTB )
;Se coordinará con el relé B
|I carga = 141 Amperios .
I falla critica s= 5788,7 (corriente de falla reflejada en
jj j
,J mínima de apertura = 350 Amperios
350 2C_0___r: 0.44
¡ 800
•Para el tap de 100 $ , I del relé = Co5 Amp*
1 apertura = 0«5 x 800 = 400 Amp*
palla critica expresada en múltiplos del tap = 14.47
Punto de ajuste del tiempo.
ÍD-L = 1,85+ 0*2-f-0*1+ 0-083 » 2«24 Seg
ÍCap = 0«8 tiempo para este ÍDap = 2.1 Segundos
¿ELE B (SCERECCRRIEKO?E )
carga •= 23 Amperioc
de falla critica =481 Am'perios
-129-
J mínima de apertura » 50 Amperios-
50 x 5 . a 1*25 Amperios '! 200
']?ara el tap de 50 % , I del relé = 0*5 Amperios
I apertura « 0*5 x 200 v = 40 Amp*5
critica expresada en múltiplos del tap = 12= ,65
3->unto de ajuste del tiempo*
OJap s 0*4 Tiempo para este tap = 1*15 Seg*
RELÉ M ( DIRECCÍOKAL )
I carga = 23 Amperios
3. falla crítica w 79 Amperios '
I minima de apertura « 50 Amperios
50 XL 5 ^ « 1-25 Amp»200
Para el tap 50 - P I del relé as 0*5 Amp.
í de apertura » 0*5 x 200 » 20 amperios5
critica expresada en múltiplos del tap = 3*95
Punto de ajuste del tiempo
0.1 • yPara este tap el tiempo = 0*5 Seg»
RELÉ O ( DIRBCCIOKAIi )
Se coordinará con el relé M
í carga = 20 Amp*
I falla critica s= 81 Amp.
I minima de apertura = 50 amperios
50 x g» .. = 1*25 Amp*1 200
íara el tap de 50 $ 9 I del relé = 0*5 Amp*
I apertura = 20 amperios
I de falla expresada en múltiplos del tap = 4.05
Punto de ajuste del tiempo»
.30-
¡0* » 0 * 5 * 0 . 2 + 0.1* 0*083 = 0.983 Seg*
» Oo2 ^Tiempo para este 'tap » 0*983 Seg,
IRELE Q ( DIRECCIONAL ) •'i carga == 14 Amperios.
iSe coordinará con el relé O
II falla critica as 86 Amperios
:I minim¿¿ de apertura = 40 amperios
40 x .5 = 1 Amp*Í 200
ipara el tap de 50 % »I del relé e O «5 Amp »
I apertura e 20 amperios
:1 falla expresada en múltiplos del tap = 4«3
llanto de ajuste del tiempo «
:para el 2ap = 0*3? Tiempo 5= 1.35 Seguidos*
;Para este tipo de relé se ha seguido el método aplicado
para el relé anterior y el mismo se va a aplicar para
1 todos los demás relés*
S (PIRECCIOKAL )
Se coordinará con el relé Q
!l carga = 26 Amp *
¡I falla critica » 86 A m p «
I minima de apertura s= 80 amp »
:^0 x 5 « 2 Amp.: 200
;Para el tap de 50 %9 I del relé = 1 Amp*
: I de falla expresada en mult iplos del tap = 2.15
Punto de ajuste del tiempo,
Oíap e O «2 Tiempo & 1*7
-131-
RELE T ( BIRECCIOKAL )
Se va a coordinar con el relé B
I carga= 163 Amp «
Í de falla, critica » 498 Amp*
JE minima de apertura = 400 Amp*
rara el tap de 50 % 9 "I del relé = 5 Anip .
I de apertura = 200 Amp*
Palla critica expresada en múltiplos del tap s 2.4S1
¡Punto de ajuste del tiempo»
3?ap = 0*3 Tiempo = 2 Segundos»
¿ELE U ( SOBRECORRIEKTE )
1 carga = 163 Amp*
X de falla critica = 664 Amp*
X de apertura minima = 400 amp*
Para el tap de 50 $ »I del relé = 5 Amp.
1 de apertura = 200 Amp.
X de falla critica expresada en múltiplos del tap = 3-32
Punto de ajuste del tiempo '«
0}ap = 0*1 Tiempo = 0.6 Segundos
*RELÉ R ( SGBRECORRIEME )
X de curga = 26 Amp.
I de falla critica «= '303 (Corr dente reflejado! de la
24 para el caso de una falla en esta barra.)
I de apertura mínima = 80 Amp.
íara el tap de 50 $ ,1 del- relé ^ 2 Amp«
I de apertura ** 40 amperiosipalla critica expresada en. múltiplos clel tap s= 7-58
Punto de ajuste del tiempo
üíap B 0.1 Tiempo s 0.32 Segundos.
REI/E $ ( SOBRBCOERIErO?E )
Se coordinará con el relé R
I carga = 14 Amp»
J de falla critica = 206 Amp*
X de apertura minima r= 50 Amp*
Jara el tap 100 % t I del relé'» 2*5 Amperios
Í de apertura = 50 Amp»
critica expresada en múltiplos del tap » 4 «12
de ajuste del tiempo*
Oíap = 0*1 Tiempo = 0»5 Seg*
RELÉ K (SOBRECORRIECTE )
í*>e coordinará con el relé P
1 de carga *= 20 Amp*
I de falla critica = 361 Amp.
X de apertura minima = 80 Amp*
para el tap de 50 % 9 I del relé s= 2 Amp*
I de apertura = 40 Amp. ,
Palla critica expresada en múltiplos del tap = S: «03
del punto del tiempo «
0*3 tiempo r= 0.9 Seg*
Para el relé D de so"brecorriente el ajuste de tiempo de
be ser de £ap = 0«4 con un tiempo = 1.1 Seg. , capas de
q.ue se coordine con el relé K9(lo cual se supuso al
comieriao del cálculo para este relé ) y con cada uno de
los anteriores de sobrecorriente de esta ultima parte*
co H CO
hí O
O o o
tet
atí H
ÍO
í> O H O Sí
fe}
hítí
o p \ O) o
tíCQ
DE LOS RELÉS DEL SISTEMA PARA EL AÍO 1980
Para este aüo hay . qi&e tomar en cuenta que entra la inter-
c onécelo?, nacional a través de la línea Quito-S/I* orte a
138 KV ,por lo tanto va a haber un incremento considera-
ble de generación y por consiguiente las corrientes de fa-
lla van a ser mayores.*Las protecciones del sistema actual
que se encuentran calibradas deben ser reajustadas y las
que no of res can mayor selectividad deben ser cambiadas *
Debido a la importancia de algunas líneas se debe aumen-
tar, protecciones dándole usa© con Viabilidad al sistema, *
Bn este nuevo sistema aparece un anillo, donde como ya se
ana lia ó anteriormente pse van a utilizar relés direccior.a-
les1 de sobre corriente *La linea más importante Quito-S/K or-
te va a ser protegida con relés de distancia,de impedancia
al igual que la línea S/Norte Otavalo que alimenta a la fa-
brica de Cemento ,y como protección de respaldo se utiliaa-; I
rá ;relés de sobre corriente de tiempo inverso.
La ¡calibración detodos los relés de sobrecorr iente y direc-
cionales P como su respectiva coordinación será siguiendo el
mismo procedimiento que se utilizó partí el sistemu actual,
ba j!o los mismos criterios generales *
La 'calibración de los relés de distancia es independiente
y no necesita coordinarse' con los sbtros relés *por lo que
eeran calibrados por separado.
Para la determinación del tiempo de ajuste del tiempo toma-
remos en cuenta_ los siguientes aspectos*
1*~ Se emplearan en lo posible los mismos transformadores
. de corriente existentes»
2 8 - El tiempo de operación del disyuntor seguirá siendo
de 5 ciclos para que pueda despejar la falla «
, -134-3 •- Las corrientes de carga respectivas se tomaran del
estudio de flujos de carga para este año y para las dos
condiciones de carga*
4*m Se tomarán las corrientes de falla trifásicas por ser¡
las de mayor magnitud para fallas estre fases *La falla fa-i
se a tierra se tomará para la calibración de los relés ée
tierrapu calibrarse por separado*
5¡«- Se van a utilizar loo mismos taps de las unidades^
de tiempo sobrecorriente que sons
S obrecorriente 50 - 200 % en pasos de 25 ?.
Para tierra 20 - 60 % on pasos del 10 fy
i 10 -* 40 % en pasos de 5 %
Corrientes del relé s
5*0 - 2*5 - 2.0 - 1*0 - 0,5 Amperios
6*~ Los tiempos de operación se tomaran de la figura 8
7*^- Lo- ubicación de cada una de lasprotecciones se en-
cuentra en el plano K2 10
Lo$ resultados que ha continuación se presentar, han si-
do obtenidos de idéntica forma a los resultados obtei:i-
doé para el sistema actual*
S impíamente se van a presentar los resultados ya que
reéultaria una repetición de lo anteriormente expuesto *
En el plano Hfl 12 se muestra la calibración de estes re-
lé>» *
-135-
3*1.- E V A L U A C I Ó N B . É I« E S T U D I O
Bs presente trabajo ha sido realisado minusiosamente
táñelo de obtener los datos mas exactos y buscando hacer-
les lo mas reales posibles capas) de qu* las corrie ntes
de fallas calculadas se acerquen al valor de las corroen
tes reales de corto circuitoo Para ello se ha neóesitado
de .na amplia bibliografías también ha sido muy importjgi
te por cuanto se ha definido un proceso para realisar 3a
calibración de los relés y la respectiva coordinación deitodos ellos en un sistema»
De tal forma que este trabado puede ser útil para la ejla
boraciÓn de otros sirviendo como modelo con sus linea —
mientos y pasos a seguirse.*
I,os i resultados obtenü. os en cada uno de los capitules -
son satisfactorios y nos dan una visión del funcionamáaa
to Completo y lo que es más un mantenimiento seguro del
sistema, como la pronta restitución del servicio en ca~ .
so áe fallas en el mismo.
Hay qua anotar también que p^ra un -estudio de esta natu-
ral^aa es necesatio hacer algunos trabajos adicionales —
como la estabilidad del sistema en caso de fallas» sali-
da de generadores y salida de líneas por casos fortuitos
haciendo mucho más real eX estudi-os todo esto exige un
tiempo mucho más largo de trabajo lo cual no se persi«
gue en este tema*
Com<? todo trabajo persigue un fin especifico este ha s¿
do el de lograr calibrar y coordinar todos los relés del
sistema para las fallas más criticas de fase y de tierra
haciendo que estas sean jdespe¿jadas lo más rápidamente ¿p
sible p-*ra que no dafie al ^quipo qu© tenga a su alrede -
A la medida que se ha logrado llegar a sido necesa-
un laborioso estudio
3*2 B~ ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA COMPARADO COK LOS
! ESTUDIOS REALIZADOS»
$fo se puede hacer una comparación tácita del sistema ao~
•feual con este estudio realisado ya que por ética profe -
^ional no estaria en capacidad de decir que el trabajo
existente este bien o mal? s£no s.implemente que f unció
y se acopla a las necesidades actuales que posee el
q.ue si es conveniente es hacer ciertas acotaciones -
¿ manera de observaciones y sugerencias que pueden ser
útil para el mae jor funcionamiento del sistema f y que a
continuación bajo el titulo de 'recomendaciones las pon-i
a consideración»
-137-
3e3«~ R E C O M E N D A D I O N E S »
Para posibles mejoras que deben hacerse en el sistema,
analizando los sistemas obtenidos para cada uno de los
capitules respectivos se pueden hacer algunas observa-
ciones que van ha servir también como recomendaciones»
l.«- Del estudio de flujos de carga se observa que la -
linea el ambi ÁLPACHACA se encuentra sobrecargada y <le
be ser cambiada a un calibre mayor * Bn igual forma pa-
ra la línea que va desde la subestación Hulean hasta -
la Central La Playa, para que las pérdidas en estas 11
neas sean menores*
2."- LOS voltajes obtenidos para máxima carga p^ra el -
sistema actual puedan ser mejorados si se instalan ban¿
eos de transformadores en las barras que mas corriente
reactiva poseen» Las siguientes barras se encuentran -
alrededor de las siguientes condiciones de voltaje s
Chapuela f Ko ja Blanca ( Urcoqui) , Cayambe, E aba. cundo fi
con siete por ciento, G-onaáles Suárez ocho por ciento
y San Pablo el once pgr ciento»
3e~ Del estudio de corto circuitos, debido a la confi-
guración del sistema y a la falta de hilos de guardia,
a la forma de conexión de los transformadores ( YO-D
en su mayoria) hacen que lus corrientes de falla a tie>
rra sean grandes y las componentes de secuencia cero -
que aparecen en las barras fallosas sea .grande ..tambiés y
por lo que se recomí nda tener protección separada y -
lógicamente bien coordinada para todos los relés de ti
tierra. Su coordinación va "ha ser similar a la coordina
ción hecha para los relés de fase*
-138-• .
4«™ En cuanto a las protecciones que se estam emplean
do en el sistema actual para sistemas radiales s para
lineas con doble alimentación? es adecuada ya que re~
sulta selectiva, puede htacercela rápida y es económi-
ca por lo que recomienda su utilización» Ademas estos
relés han sido ya utilizados algunos arlos? por lo que
resulta mas conocido para la gente que trabaja con ee¡
tos lo cual es una gran garantía para la repocisión —
más rápida del sis tema»
5*~ Para la coordinación en el sistema de 1*980 se ten
dra que variar en algo el esquema y el tipo de prote —-
cción requerida al entrar la interconexión nacional «
Debe ser más segura selectiva y rápida sin descuidar
lo económico*
Con esta explicación se justifica el uso de relés di -
reccionales en el anillo que se tiene proyectado cons-
truir a 69 KV « ya que es más confiable esta protección *
Se aconseja la utilización ( y se justifica) de relés
de sobre corriente que sirvan de respaldo a la prote '-
cción primaria de la linea Quito - Sub estación Korte
y la linea Sub Estación Korte - Otavalo a 138 KV y 69
KV respectivamente *
Como protección primeria se recomienda la utilización
de relés de impedancia* como el tipo GCX 51 ( relé de
reactancia direccional) de la- Q-eneral Electric Company
6*« Es impértante en este estudio realizado los efectos
que han sido propuestos y los cuales h^n sido logrados
en su may'oria* Para el complemento de este estudio se
.puede efectuar la respectiva•calibración * comppoba -
ción de todas la protecciones del sistema y hacer el
""Y
T
-159-
debido reajuste de los relés «En la práctica se debe hacer
este traba ¿o 9 pero esto va ha hacer q&e tome mucho tiemp.o
lo cuál no es motivi de este estudio*Bn el caso de que
se|an necesarios ciertos reajustes se seguirán consideran-
do los mismos principios y la forma de determinación del
puerto de ajuste del tiempo,lo que viene a ser una repeti-
ción de todo lo desarrollado en este trabajo*
Y
.4.HR E F E R E J N C I A S
PROGRAMACIÓN DEL SISTEMA NORTE
Tesis de Grado » M * Padilla
2*~ ELECTRICAL TRANSMISIÓN AND DISTRIBUTION REFEREKCE
BOOK
Westinghouse E* C. 1964
DEPARTAMENTO DE- PLANIFICACIÓN DE INBCEL
"PROGRAMA PRELIMINAR DE OBRAS DEL SISTEMA NORTE"
Período 1977-1982
ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
ESTUDIOS DE SISTEMAS REGIONALES .SISTBKA NCRTE.1976
5.4 CALCULO DIGITAL DE CORTOCIRCUITOS EN SISTEMAS BLECTRI'
| COS DE POTENCIA..
i Mauricio Eraao PaeseTesis »de grado,1976
6*4- SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIAii Estevenson
7* I-UNUAL STANDAR DEL INGENIERO ELKC^RICISÍCA¡*i A * E» Knol-fcon
8.7 APPLIED PROTECTIVE RELAYING
r- \y - Instrument Divisi6n fW es-fcinghuose E -C
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9*4- APUNTES DE PROTECCIONES
¡, Ing» Julio Jurado
EL ARTE Y LA CIENCIA DE LA PROTECCIÓN POR RELEVADORES
C* Rursell Mason?John W iley & Sons IncP1971
IX.- PROTECCIONES DE SISTEMAS ELÉCTRICOS
Colegio de Técnicos de Chile , Especialidad Electrici
dad S19ó0« .
I»D*M*ÍD.Ii* RELATS
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X3.- ELECTROTECNIA EALTEAU S* A
México D* ^«
«- INFORMACIÓN OBTENIDA A TRA^EZ DEL DEPARTAMENTO DE
CENTRALES Y SUBESTACIONES ÍKECEL QUITO*
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IKTEGRALS Consultorio. Eléctrica.
,-' DXSTRIBUTION SYSTEMS PROTECTICN MANUAL
-He Graw-Edison Company,Power Systems División
.- PROGRAMA DE FLUJOS DE POTENCIA
Departamento de Sistemas de Potencia^Escuela Poli-
técnica Nacional»
.- PROGRAMA DXGITAL DE CORTOCIRCUITOS
Departamento de Sistemas de potencia,Escuela Poli-
técnica Nacional»
