Coordinacion de protecciones final _v1

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PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN EN ELECTRICIDAD ETAP PowerStation (Guía Básica – Coordinación de Protecciones) Participantes: Pedro A. Torres C. Pedro L. Torres Ch. Facilitador: Ing. Carlos Rondón Unidad Curricular: Protecciones Eléctricas en Alta Tensión Valera, noviembre del 2011

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PROGRAMA NACIONAL DE FORMACIÓN EN ELECTRICIDAD

ETAP PowerStation

(Guía Básica – Coordinación de Protecciones)

Participantes:

Pedro A. Torres C.

Pedro L. Torres Ch.

Facilitador:

Ing. Carlos Rondón

Unidad Curricular: Protecciones Eléctricas en Alta Tensión

Valera, noviembre del 2011

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Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia

En los procesos industriales modernos, se ha tornado imprescindible

disponer de un suministro de energía eléctrica confiable y seguro. Un sistema de

potencia industrial apropiadamente diseñado y operado mejora el rendimiento de

los procesos y de los servicios eléctricos de planta. La creciente dependencia de

la industria de la energía eléctrica y la introducción de nuevas tecnologías requiere

que un sistema de potencia industrial sea planificado, diseñado y operado

utilizando la mejor tecnología disponible. El uso de las actuales herramientas de

software disponibles comercialmente hace posible estudiar el comportamiento del

sistema de potencia bajo distintas condiciones de operación. Distintos tipos de

estudios eléctricos se requieren para evaluar el comportamiento del sistema

eléctrico existente o bien de una expansión futura de la instalación frente a

distintas condiciones operativas. El objetivo de estos estudios es garantizar que el

sistema eléctrico de potencia industrial sea seguro, confiable, fácil de operar y

mantener, al mínimo costo. El impacto que tienen distintos factores en el diseño y

operación del mismo se puede cuantificar a partir de la realización de distintos

tipos de estudios eléctricos estáticos o dinámicos. Los avances logrados en

tecnología computacional, plasmados en la disponibilidad de computadoras

personales con poderosas capacidades gráficas, así como el desarrollo de

software basado en las más modernas técnicas de análisis de sistemas eléctricos

de potencia a nivel del estado del arte, no solo han reducido los tiempos de cálculo

sino también las horas de ingeniería necesarias para la utilización de estos

programas.

PROGRAMA DE SIMULACIÓN ETAP PowerStation

En el caso particular de la guía básica desarrollada para la asignatura de

Protecciones Eléctricas en Alta Tensión, el programa utilizadoes: ETAP

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PowerStation ver 6.0.0. A continuación se presentan las características generales

del programa.

ETAP PowerStation es un programa computacional completamente gráfico

utilizado para analizar transitorios eléctricos en sistemas de potencia. Para su

ejecución se requiere de cualquiera de las siguientes plataformas operativas:

Windows 2000, NT o XP, siendo esta última la más recomendada cuando se

simulan sistemas de gran tamaño. Los datos de los elementos pueden

manipularse en cualquier manejador de bases de datos que cumpla con el

estándar Microsoft ODBC. La estructura de archivos de ETAP PowerStation está

constituida por dos tipos de archivo: uno correspondiente a una base de datos que

incluye las tablas de datos de todos los elementos y otro que almacena los datos

de información del usuario y de control del proyecto. Posee además archivos de

librerías que almacenan datos de cables, motores, protecciones, entre otros.

ETAP PowerStation es una herramienta de análisis y control para el diseño,

simulación y operación de sistemas de potencia eléctricos de generación,

distribución e industriales.

Es una herramienta integrada que ha sido diseñada y desarrollada por

ingenieros para ingenieros que se desempeñen en las diversas disciplinas de los

sistemas de potencia.

Esta herramienta dispone de una gran cantidad de módulos como son:

Redes AC o DC.

Tendido y rutado de cables.

Redes de tierra.

Coordinación y selectividad de protecciones.

Diagramas de Control de Sistemas AC y DC.

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Es una herramienta de análisis totalmente integrada utilizada por miles de

ingenieros de diferentes compañías en todo el mundo para diseñar, mantener y

operar sistemas eléctricos.

Dentro del programa existe la opción de ETAP Real-time, la cual utiliza

datos en tiempo real para realizar estudios de sistemas de potencia y evaluación

de eventos.

Dentro de las empresas e industrias, los operadores y gerentes utilizan el

ETAP para supervisar, controlar y optimizar, los sistemas de potencia propios de

la actividad en la cual se desempeñan.

Los tipos de análisis permitidos por este programa son entre otros:

Flujos de carga

Corto circuito

Arranque de motores

Análisis armónico

Estabilidad transitoria

Flujo de potencia óptimo

Flujo de carga DC

Corto circuito DC

Dimensionamiento de baterías

Sistemas subterráneos

La operación del programa se basa en dos modos: un modo de edición

donde se construye el diagrama unifilar y se ingresan las propiedades de los

elementos y un modo de estudio donde se dispone de todos los tipos de análisis

permitidos por el programa.

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“Barras de Herramientas”

Barra de herramientas de modo de simulación.

A continuación se describen cada uno de los iconos de los cuales está

compuesta la MODE TOOLBAR o Barra de Herramienta de Modo de Simulación.

1. Simulación de Flujo de Carga.2. Simulación de Flujo de Carga Desbalanceada. 3. Cortocircuito. Estándares ANSI & IEC.4. Simulación de Aceleración de Motores. 5. Simulación de Armónicos.6. Simulación de Transientes.7. Coordinación de Dispositivos de Protección. 8. Flujo de Carga Óptimo. 9. Realibity Assesment.10. Ubicación óptima del capacitor.11. Flujo de potencia en DC.12. Cortocircuito en DC.13. Baterías.

Cada uno de los modos de simulacióndescritos anteriormente, tienen su

propia barra de análisis con opciones comunes, tales como las que se muestran

en forma siguiente.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

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La barra de análisis tienen las siguientes acciones:

Además, el programa cuenta con una Barra de Herramientas de Edición,

la cual contiene tres partes:

Edición para análisis en corriente alterna. Edición para análisis en corriente directa. Instrumento y medidores.

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La siguiente figura muestra los iconos correspondientes a los análisis en

corriente alterna:

En la figura a continuación, se muestran los iconos correspondientes a los

análisis en corriente directa.

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En la figura siguiente, se muestran los iconos correspondientes a los

medidores e instrumentos (incluyendo dispositivos de protección).

Las barras de herramientas anteriormente descritas, son las que se utilizan

para los diferentes análisis de sistemas de potencia que se realizan en el software

ETAP.

EJEMPLO BÁSICO DE APLICACIÓN

Creación de un nuevo proyecto Elaboración del diagrama en ETAP Coordinación fusible – fusible

Paso 1

Para la creación de un nuevo proyecto tenemos que tener en cuenta los

siguientes datos de inicio:

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Cuando iniciamos un nuevo proyecto aparece la siguiente ventana en

la cual podemos dar nombre al proyecto e indicar donde puede ser

guardado por lo general c:\ETAP600\ podemos definir el sistema de

unidades con las que podemos trabajar y luego de dar clic en “ok” aparecerá una

pantalla como la que se aprecia más abajo en la figura.

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Paso2

Elabore el siguiente diagrama en el ETAP:

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Paso3

Introducción de parámetros característicos:

POWER GRID

V MVA X / R KASC13,8 200 45 8,367

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BUSES

ELEMENTO %V KV ANGLE MIN% MAX% NOM. KVBUS 1 100 13,8 0 80 125 13,8BUS 2 100 13,8 0 85 140 13,8BUS 3 100 13,8 0 85 115 13,8

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CONDUCTORES

LINEA SURTIDOR CALIBRE DESIGNACION LONGUITUD1 EPRI 2 IRIS 3 Km2 EPRI 2 IRIS 7,2 Km

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CARGAS

CARGA MVA %PF KVLump 1 0,71 85 13,8Lump 2 0,24 85 13,8

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FUSIBLES

FUSE FABRICANTE MODELO TAMAÑOF1 S&C SMU - 40 65EF2 S&C SMU - 40 30E

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IMPLEMENTACION Y SIMULACION DE LA COORDINACION DE PROTECCIONES.

Paso 4

Seleccione el botón para Coordinación de Dispositivos de Protección (Star – ProtectiveDeviceCoordination). Es un módulo que posee el ETAP para el uso de las protecciones, donde podemos analizar los sistemas de potencia obteniendo de la simulación los parámetros experimentales y gráficos.

Seleccione parte del diagrama que contenga las protecciones (Fuse 1 –Fuse 2). Una vez seleccionado, en este caso, cambia a color rojo.

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Luego en la barra de análisis, a la derecha, haga “Clic” en el botón “CreateStar View” y se mostrara la gráfica Tiempo - Corriente de las protecciones (Fusibles) así como también, la corriente de falla establecida.

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Finalmente a partir de estas gráficas es posible establecer el Intervalo de Coordinación o “Time Difference” (aparece un puntero para marcar las curvas sobre las que se quiere establecer el intervalo) con relación a la corriente de falla dada, con la posibilidad también, de desplazarse sobre otro valor y hacer ajustes de ser necesario.

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Según sea el caso y de acuerdo a la “Filosofía de Coordinación” que se este manejando, si el intervalo de coordinación no es posible establecerlo con las curvas características ya seleccionadas, se pueden conseguir rápidamente nuevas curvas correspondientes a otras calibraciones de la misma familia de la protección(en este caso Fusibles). Esto se logra haciendo “Clic” sobre la curva en observación y desplazándola bien sea a la izquierda o a la derecha.

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Paso 5

Para visualizar la “Secuencia de Operación” de las protecciones:

NOTA: El software ETAP 6.0.0 es una herramienta computacional para la simulación y análisis de sistemas eléctricos muy poderosa, por lo tanto, lo que se ha mostrado en la presente guía constituye apenas unos primeros pasos básicos para la iniciación en el manejo de tan bondadosa herramienta.