ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y COMPUTACIÓN

LABORATORIO DE SISTEMAS DE POTENCIA

PROYECTO

PROTECCIÓN DE UNA LÍNEA DE DISTRIBUCIÓN

CONFIGURACIÓN ANILLO SIMPLE

INTEGRANTES:

BRAVO BRIONES MICHELLE

CONDE BERMEO ERICK

ESPINEL ENCALADA LEONIDAS

OROZCO RUIZ KERLY

TINOCO TINOCO MISAEL

JORGE CANDELL

I TÉRMINO 2013 - 2014

1

Contenido

OBJETIVOS: ............................................................................................................................... 2

MATERIALES: ............................................................................................................................. 2

MARCO TEÓRICO ..................................................................................................................... 2

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA: ............................................................................................... 4

PROCEDIMIENTO: .................................................................................................................... 5

DIAGRAMAS DE CONEXIÓN ................................................................................................... 6

Diagrama 1 – Conexiones DC .......................................................................................... 6

Diagrama 2 – Conexiones AC ........................................................................................... 7

CONCLUSIONES:....................................................................................................................... 8

RECOMENDACIONES: .............................................................................................................. 9

ANEXOS ................................................................................................................................... 10

1. Características del relé de sobre-corriente direccional ................................................. 10

2. Característica del relé de sobre-corriente ...................................................................... 12

3. Características del Circuit breaker Schneider Compact NSX 100f ................................ 14

4. Fuente de alimentación DC ............................................................................................. 15

5. Resistencias ...................................................................................................................... 15

6. Cálculos para la simulación de la línea. ......................................................................... 16

Circuitos para simular operación anormal (falla 3 ) en la linea de distribucion netamente resistiva. ................................................................................................................................... 18

Circuitos para simular operación anormal (falla 3 ) en la linea de distribucion considerando resistencia y reactancia. ................................................................................... 21

7. Coordinación de relés para la protección de la línea. .................................................... 24

Coordinación de los relés (circuito netamente resistivo) ....................................................... 24

Coordinación de los relés (Considerando impedancia de la línea del sistema) ..................... 28

8. Conexión para la simulación del sistema en condiciones de falla (Situación 1) ........... 32

9. Conexión para la simulación del sistema en condiciones de falla (Situación 2) ........... 33

10. Conexión interna del panel de conexiones ................................................................ 34

2

OBJETIVOS: Estudiar el funcionamiento y características del relé de sobre-corriente direccional. Estudiar el funcionamiento y características del relé de sobre-corriente no direccional. Analizar el funcionamiento del Circuit Breaker. Realizar los ajustes para la coordinación de la protección de la línea de distribución ante una

falla. Comprobar el correcto funcionamiento de los equipos de protección.

MATERIALES:

4 Circuit breaker Schneider Compact NSX 100F. 2 Overcurrent Relay Type CO-11 – WESTINGHOUSE. 2 Directional overcurrent Relay Type CR2 – WESTINGHOUSE. 1 Fuente de alimentación DC (120 VDC). 1 Fuente de alimentación AC (120 VAC). 8 Resistencias de 5 Ω c/u – DALE ELECTRONICS. 2 Resistencias de 51 Ω c/u – CLAROTAT. Cables de conexión

MARCO TEÓRICO

PROTECCIÓN DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN

El elemento más susceptible de fallas en una red eléctrica es la línea de transmisión, ya que está expuesta por su longitud a las condiciones climatológicas y ambientales. El 25 por ciento de las fallas ocurren de una fase a tierra bien por descargas atmosféricas o por problemas de aislamiento, contaminación. Los requerimientos para una protección de líneas son básicos:

Deberán ser selectivos, es decir, únicamente se librará el tramo de líneas afectado por la falla Deberán ser de operación rápida, de tal forma que los daños al equipo se reduzca al mínimo y

se eviten problemas de estabilidad. Tendrán flexibilidad para que pueda seguir operando debidamente aún con cambios en la

configuración del sistema de potencia

PROTECCIÓN DE LÍNEA DE TRANSMISIÓN CON RELÉ DE SOBRECORRIENTE

Selección de la característica de tiempo

Cuando menor es el cambio en la magnitud de la corriente de cortocircuito con cambios en la capacidad de generación conectada, para una falla en un punto dado, mayor será el beneficio que puede obtenerse al ser muy inverso la característica del tiempo del relé.

3

En la protección de circuitos de distribución de servicio eléctrico, puede aprovecharse la máxima ventaja de la característica de tiempo inverso debido a que la magnitud de la corriente de falla depende, la mayoría de las veces de la localización de ésta y se mantiene prácticamente inafectada por cambios en la generación en el sistema de transmisión de alta tensión. No sólo por esta razón pueden utilizarse los relés con curvas extremadamente inversa sino que también proporciona la mejor selectividad con interruptores. Resumiendo podemos decir lo siguiente respecto a la aplicación de la característica de tiempo:

1. Característica de tiempo inverso.- Se utilizan generalmente con los mejores resultados cuando la magnitud de la corriente de cortocircuito al ocurrir la falla depende de gran parte de la capacidad de generación del sistema

2. Característica de tiempo muy inverso.- Se utiliza más adecuadamente en sistemas donde la magnitud de la corriente de cortocircuito depende principalmente de la posición relativa respecto al punto donde se ha producido la falla y muy poco o casi nada de las características de generación del sistema

3. Característica de tiempo extremadamente inverso.- Son excelentes para aplicaciones en las que se necesite suficiente retardo para permitir a un circuito reservar una suma de cargas que han estado desconectadas sin disparos innecesarios durante el periodo de cierre y al mismo tiempo coordinar adecuadamente con los interruptores.

APLICACIÓN DE RELÉS DE SOBRECORRIENTE INSTANTÁNEA

Los relés de sobre corriente instantáneos se pueden aplicar si la magnitud de la corriente de falla bajo condiciones de máxima generación alcanza un valor aproximadamente el triple a medida que las fallas se mueve desde el extremo lejano de la línea h la posición del relé

Con la protección de sobre corriente instantánea en ambos extremos de la línea, se obtiene el disparo simultáneo en estos bajo condiciones de máxima generación, en las fallas en la parte media de la misma

RELÉS DIRECCIONALES

La protección de sobre corriente se hace direccional para simplificar el problema de obtener la selectividad cuando puede fluir la misma magnitud de la corriente de falla en cualquier dirección en la localidad del relé. Todos los relés de sobre corriente direccionales deberán tener la característica de control direccional, con lo cual la unidad de sobre corriente no empieza a funcionar hasta que la unidad direccional lo hace para el flujo de la corriente en la dirección en la que deberá de funcionar la primera

Por lo general se prefieren relés direccionales de sobre corriente monofásicos para protección contra fallas entre fases la razón principal es que la muy adecuada característica de “control direccional” se obtiene más sencillamente y con mayor seguridad con los relés direccionales de sobre corriente monofásico que con polifásico direccional en combinación con monofásico de sobre corriente de tierra.

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Una ventaja menor de los relés monofásicos, es que éstos proporcionan un poco más de flexibilidad en la instalación de los tableros

La ventaja de un direccional polifásico es que está menos es puesto que los monofásicos al mal funcionamiento ocasional. Para ciertas condiciones de falla, uno de los tres relés monofásicos puede desarrollar par en la dirección de disparo cuando éste puede ser indeseable si la corriente de este relé fuera bastante elevado para hacer funcionar la unidad de sobre corriente, resultaría un disparo inadecuado. Ya que un relé polifásico direccional funciona sobre el par neto de sus tres elementos, un par invertido en uno de ellos puede que equilibrarse por los otros dos, y por lo general resulta el par neto correcto.

DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA: Para realizar la simulación de la protección de una línea en paralelo de distribución con una longitud aproximadamente de 29 Km, con un conductor tipo ACSR calibre 336.4 MCM (Tipo de conductor estipulado en la norma CATEG-2008), cuyo nivel de voltaje es de 13.8KV. Esta línea servirá para alimentar a una carga de una mediana industrial de 500KVA con factor de potencia unitario (fp=1). Para la protección de la línea se procederá a utilizar relés de sobre corriente de tiempo inverso, relé de sobre corriente con unidad direccional, estos últimos serán los encargados de dar la orden de disparo de los interruptores en caso de presentarse una falla en el sistema. El diagrama unifilar del sistema se muestra en la Figura1.

Figura 1

Diagrama unifilar del Sistema Para la simulación del sistema, la carga estará representada por un conjunto de resistencias; sabemos que este tipo de carga no es netamente resistiva (fp=1), la empresa distribuidora exige a estas tipos de industrias que el factor de potencia sea mayor a 0.92, es por ello que se va a considerar una carga con fp=1 el cual sería el mejor de los casos, el valor de la carga corresponderá a 110Ω lo que equivale a 500KVA. La carga está alimentada por 120VAC por medio de dos líneas de distribución en paralelo, donde la representación de la impedancia de la línea estará dada por una resistencia de 5Ω y una inductancia de 4.7 mH. A continuación se muestra el diagrama unifilar que representa la simulación de la línea de distribución en operación normal del sistema.

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Figura 2

Diagrama unifilar de la simulación del Sistema

PROCEDIMIENTO:

1) Identificar los terminales de los relés de sobre corriente direccional y no direccional (Ver Anexo 1 y 2).

2) Identificar los terminales del Circuit Breaker convencional y motorizado. (Ver Anexo 3). 3) Realizar las conexiones de la parte DC, como se muestra en el Diagrama 1. 4) Realizar las conexiones de la parte AC, tomando en cuenta la respectiva numeración de las

borneras y de los equipos, como se muestra en el Diagrama2. 5) Realizar el ajuste de Tap y TD de los relés direccional y no direccional para la coordinación de

la protección. (Ver Anexo 7). 6) Energizar el circuito para simular el funcionamiento del sistema en operación normal

(desconectar ) y verificar el funcionamiento de la protección. 7) Energizar el circuito para simular el funcionamiento del sistema en condición de falla para

Situación 1 (conectar en S1) y verificar el funcionamiento de la protección. 8) Energizar el circuito para simular el funcionamiento del sistema en condición de falla para

Situación 2 (conectar en S2) y verificar el funcionamiento de la protección. 9) Analizar los resultados obtenidos en la práctica.

6

DIAGRAMAS DE CONEXIÓN

Diagrama 1 – Conexiones DC

Los interruptores son alimentados por medio de una fuente 125 Vdc. Es muy importante que se respete la polaridad de los terminales marcado. Los terminales marcados como “CON. AUX.” corresponden a los terminales del interruptor donde debe cerrase el circuito de disparo del mismo.

7

Diagrama 2 – Conexiones AC

8

La línea debe pasar por los terminales 1 y 2 del interruptor para que al recibir la señal del relé correspondiente, este pueda abrir la línea. El sentido en que circule la corriente por estos terminales es indiferente.

Para el relé de sobre corriente no direccional (51), los terminales 8 y 9 corresponden a la parte de corriente, donde no afecta el sentido de la corriente, mientras que los terminales 1 y 10 son los cuales completan el circuito de disparo del interruptor.

Con respecto al relé de sobre corriente direccional (67), en los terminales 6 y 7 se debe conectar el voltaje, y en los terminales 8 y 9 la corriente que deseamos censar. En este caso, ya que se trata de un relé direccional, es muy importante que se respete la polaridad que se indica, ya que en caso contrario la unidad direccional no actuara de manera adecuada, afectando el funcionamiento del relé.

CONCLUSIONES:

En la simulación del sistema durante la operación normal, se verifico que la protección no opero debido a que la coordinación y los ajustes están dados para condiciones de falla, es decir cuando las corrientes en el sistema son superiores a los valores nominales de carga.

Para el funcionamiento del sistema en condición de falla (Situación 1), previo al análisis realizado se verifico que los relés de sobre-corriente con unidad direccional no actuaron, debido a que la dirección de la corriente de falla en la línea y del ajuste del relé no coincidieron, razón por la cual actuaron los relés no direccionales encargándose de despejar la falla.

Para el funcionamiento del sistema en condición de falla (Situación 2), previo al análisis realizado se verifico que el relé de sobre-corriente con unidad direccional ubicado en la línea en donde se presentó la falla actuó, ya que la dirección de la corriente en esta línea, con el ajuste del relé coincidieron, como también actuó el relé de sobre corriente no direccional ubicado en la línea fallada.

La protección del sistema opero tanto para la corriente máxima (Situación 2) y mínima de falla (Situación 1), debido a que el ajuste del Tap de los relés se las realizo en función de la corriente mínima de falla, ya que si opera para este valor puede operar para cualquier valor mayor a este que se puede presentar. Es importante mencionar que el TD (tiempo de ajuste) de los relés se los escoge en función de la mayor corriente de falla, para que de esta manera la falla se despeje en el menor tiempo posible.

9

RECOMENDACIONES:

Se debe tener precaución al momento de realizar las conexiones AC y DC, estas no deben estar conectadas entre sí, en ningún punto.

Se debería utilizar CTs y Tps de relación 1 a 1 para alimentar a los equipos de protección y de esta manera obtener una simulación del sistema más aproximada a la realidad.

Para el ajuste en la protección de la línea, se debe tener en cuenta que la curva del relé de sobre corriente direccional es de característica tiempo corto, y la del no direccional es de tiempo extremadamente inverso, razón por la cual es muy importante analizar las correspondientes graficas t(seg) vs n (múltiplo de tap) para una correcta coordinación.

El breaker (SCHNEIDER C60N) del interruptor debe estar en ON, para permitir la operación del mismo.

Debido a que los Tap’s conducen corriente de operación se deben asegurar de que estén bien fijos (tornillo apretado) para evitar que el circuito del transformador quede abierto cuando se varían los Tap’s bajo carga.

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ANEXOS

1. Características del relé de sobre-corriente direccional Este relé está hecho para protección contra fallas de fase y la unidad direccional tiene su máximo torque cuando la corriente adelanta al voltaje aproximadamente en 30o. El valor mínimo de pickup es de 1V y 2A para el rango de 0.5-2.5 A

DIRECTIONAL OVERCURRENT RELAY TYPE CR2 Modelo 289B423A09 Número de polos 3 Frecuencia (hz) 60 Unidad de sobre-corriente (a) 0.5 – 2.5 Unidad direccional (v) 120 Inidicador de disparo instantáneo (a) 0.2 - 2

Característica de tiempo Designación Tiempo corto 2

Rango Taps 0.5 – 2.5 0.5 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0 2.5

Figura 3 Diagrama interno del relé de sobre-corriente direccional

11

La unidad direccional debe ser conectada usando la corriente de una de las fases y el potencial de las otras dos fases. Esta conexión es comúnmente referida como la conexión de 90o. Cuando se usa la conexión de 90o el máximo torque del relé ocurre cuando la corriente de falla atrasa a su posición de factor de potencia de 100% en aproximadamente 60o.

En la parte delantera del relé se selecciona el tap en la posición deseada por medio del tornillo de conexión, el cual debe estar ajustado. La unidad direccional no requiere ningún ajuste

Grafico 1 Curva característica del relé de sobre-corriente direccional

12

2. Característica del relé de sobre-corriente La operación de este tipo de protección se basa en el aumento de corriente que provocan los cortocircuitos en la línea de distribución protegida.

Las magnitudes sobre las que se debe actuar para su aplicación son la corriente mínima de operación “pick-up” y la curva de operación “lever”. El “pick-up” fija la sensibilidad de la protección, lo que permite detectar cualquier tipo de cortocircuito en su zona protegida, incluida la zona en que debe dar respaldo. El “lever” nos permite seleccionar a curva de tiempo de operación del relé, de modo que sea selectivo con la operación de relés ubicados en zonas adyacentes.

OVERCURRENT RELAY TYPE CO-11

Instruction leaflet 41-100 Estilo 265C047A07 Frecuencia (hz) 60 Unidad de sobrecorriente (a) 1-12 Indicador dc (a) 02-2 Indicador de disparo instantaneo (a) 6-144

RANGO TAPS 1-12 1.0, 1.2, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 5.0, 6.0, 7.0, 8.0, 10.0, 12.0

Figura 4 Diagrama interno del relé de sobre-corriente

13

En los terminales 8 y 9 se conecta en serie con la sección del cable al cual se va a proteger. En los terminales 1 y 10 se conectara el interruptor que va a despejar la sección de la línea en la que se detecte la falla.

Grafico 2 Curva característica del relé de sobre-corriente.

14

3. Características del Circuit breaker Schneider Compact NSX 100f

CARACTERISTICAS Número de polos 3 Tensión soportada al impulso (uimp) 8 KV Aislamiento (ui) 800 KV Tensión de empleo (ue) (v) CA 50/60 hz

Poder de corte (Icu)(KA)

Poder de corte de servicio (Ics)(KA)

240 415 440 500 525 690

85 36 35 25 22 8

85 36 35 12 11 4

UNIDAD TERMOMAGNÉTICA (TM 16D), PARA PROTECCIÓN DE CIRCUITOS DE DISTRIBUCIÓN

PROTECCIÓN TÉRMICA - REGULABLE A 40ºC (Ir) (A)

11 13 14 16

PROTECCIÓN MAGNÉTICA - FIJO (Im) (A) 190

Figura 5 Diagrama interno del Circuit Breaker

Terminales 1, 3,5 entradas de las líneas. Terminales 2, 4 , 6 salidas de las líneas. Terminales x1-x2 alimentación del interruptor (125 Vdc) Terminales x3-x4 contacto de relé auxiliar N.O. (Normalmente abierto) Luz verde (Breaker cerrado) Luz ambar (Apertura del breaker por cierre de contacto N.O. Rele auxiliar) Luz roja (Apertura de breaker por falla, CORTOCIRCUITO-SOBRECARGA)

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4. Fuente de alimentación DC

CARACTERISTICAS VOLTAJE DE ENTRADA AC 120 V AC VOLTAJE DE SALIDA DC 137.7 V DC

Figura 6

Fuente de alimentación DC

Terminales de entrada N (Neutro)-F (Fase) 120 V A.C. Terminales de salida Negativo (-) y Positivo (+) 120 V D.C.

5. Resistencias

CARACTERISTICAS Rh-250 187 WATIOS

5Ω 5% 6236

Figura 7 Resistencia 5 Ω

16

CARACTERISTICAS CLAROSTAT RX47V510

51Ω 210w

Figura 8 Resistencia 50 Ω

6. Cálculos para la simulación de la línea. Diagrama del circuito real para alimentar a una carga correspondiente a una mediana industria. En el diagrama unifilar de la Figura 9 se muestra una carga de 500 KVA que es alimentada por un voltaje de 13.8KV mediante dos líneas en paralelo (anillo simple). Las corrientes que circulan por este sistema se detallan a continuación:

√

√

Figura 9

Diagrama unifilar del sistema para alimentar a una carga de 500KVA

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Las corrientes que circulan por cada línea tienen un valor de 10.459 A, si se utiliza TC’s con relación de 100:5, la corriente que ven lo relés que protegen la línea seria de:

Con la finalidad de que en la simulación de la línea circule la misma corriente por los relés de protección, se coloca una resistencia de 110Ω para simular la carga del sistema. Con lo anteriormente descrito se tendría una corriente entregada por la fuente de 1.0459A con lo que por cada relé circularía 0.52295 A por cada línea en paralelo que conforman el anillo simple.

En la Figura 10 se muestra la distribución de las corrientes en el diagrama unifilar que simula la línea de distribución, estas corrientes son de bajo valor debido a que los relés de protección están directamente conectados en las líneas; es decir sin la utilización de CT’s. Se han seleccionado TAP’s de 1 con la finalidad de que los relés no operen bajo condiciones de carga.

Figura 10

Diagrama unifilar de la simulación del Sistema

Para la simulación de la operación del sistema, vamos a considerar dos casos, el primero será considerando una línea de distribución netamente resistiva y el otro caso vamos a considerar la resistencia y la reactancia que presenta toda línea, con la finalidad de analizar que ocurre en el sistema en caso de una falla.

18

Circuitos para simular operación anormal (falla 3 ) en la linea de distribucion netamente resistiva.

SITUACION 1 En la Figura 11 se muestra el lugar donde se produce la falla en el diagrama unifilar considerando una línea de distribución netamente resistiva.

Figura 11

Diagrama unifilar de la simulación del sistema con ubicación de la falla

Donde: V= 120 VAC Resistencia del Rele 67 = 2.3 Ω Resistencia del Rele 51= 2.05 Ω Resistencia de la Linea = 5Ω La Figura 12, representa la operación del sistema cuando se presenta una anomalia (Falla).

Figura 12

Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

El equivalente de la impedancia que ve la falla; es decir la resultante entre el paralelo de las resistencias de 20 y 100 Ω, es:

19

La resistencia que se encuentra en cada una de las lineas que conforman el anillo simple es de 9.35Ω. A continuacion se muestra el calculo realizado para determinar los valores de las corrientes que circularan por dicho sistema.

SITUACION 2

En la Figura 13 se muestra el lugar donde se produce la falla en el diagrama unifilar considerando una línea de distribución netamente resistiva.

Figura 13

Diagrama unifilar de la simulación del sistema con ubicación de la falla Donde: V= 120 VAC Resistencia del Rele 67 = 2.3 Ω Resistencia del Rele 51= 2.05 Ω Resistencia de la Linea = 5Ω La Figura 14, representa la operación del sistema cuando se presenta una anomalia (Falla).

20

Figura 14

Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

A continuacion se muestra el calculo realizado para determinar los valores de las corrientes que circularan por el sistema al momento de presentarse la falla:

Resolviendo el sistema de ecuaciones se obtiene:

Ahora vemos las corrientes que quedan en el circuito luego de que los reles de sobrecorriente direccional y no direccional ubicados en donde se presenta la falla actuaron

21

Circuitos para simular operación anormal (falla 3 ) en la linea de distribucion considerando resistencia y reactancia.

SITUACION 1 En la Figura 15 se muestra el lugar donde se produce la falla en el diagrama unifilar que simula el sistema considerando la resistencia y reactancia presente en las líneas que conforman el anillo simple.

Figura 15

Diagrama unifilar de la simulación del sistema con ubicación de la falla

Donde: V= 120 VAC Resistencia del Rele 67 = 2.3 Ω Resistencia del Rele 51= 2.05 Ω Impedancia de la Linea = 5+j1.7Ω La Figura 16, representa la operación del sistema cuando se presenta una anomalia (Falla).

Figura 16

Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

22

El equivalente de la impedancia que ve la falla; es decir la resultante entre el paralelo de las resistencias de 20 y 100 Ω, es:

La resistencia que se encuentra en cada una de las lineas que conforman el anillo simple es de 9.35Ω. A continuacion se muestra el calculo realizado para determinar los valores de las corrientes que circularan por dicho sistema.

SITUACION 2

En la Figura 17 se muestra el lugar donde se produce la falla en el diagrama unifilar que simula el sistema considerando la resistencia y reactancia de la línea que conforman el anillo simple.

Figura 17

Diagrama unifilar de la simulación del sistema con ubicación de la falla

23

Donde: V= 120 VAC Resistencia del Rele 67 = 2.3 Ω Resistencia del Rele 51= 2.05 Ω Impedancia de la Linea = 5+j1.7Ω La Figura 18, representa la operación del sistema cuando se presenta una anomalia( Falla).

Figura 18

Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

A continuacion se muestra el calculo realizado para determinar los valores de las corrientes que circularan por el sistema al momento de presentarse la falla:

Resolviendo el sistema de ecuaciones se obtiene:

Ahora vemos las corrientes que quedan en el circuito luego de que los reles de sobrecorriente direccional y no direccional ubicados en donde se presenta la falla actuaron

24

7. Coordinación de relés para la protección de la línea.

Coordinación de los relés (circuito netamente resistivo)

SITUACION 1:

Figura 19 Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

Sentido anti-horario

Ajuste 67-2

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-3

⁄

---> (Grafica 1)

⁄

TD = 1 ---> (Grafica 2)

TAP = 1

25

Sentido horario

Ajuste 67-4

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-1

⁄

---> (Grafica 1)

⁄

TD = 1 ---> (Grafica 2)

TAP = 1

SITUACION 2:

Figura 20 Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

Sentido anti-horario

26

Ajuste 67-2

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-3

⁄

---> (Grafica1)

⁄

TD = 2 ---> (Grafica2)

TAP = 1

Sentido horario

Ajuste 67-4

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-1

⁄

---> (Grafica 1)

⁄

TD = 1 ---> (Grafica 2)

TAP = 1

27

En este caso, se debe hacer la configuración del tap tomando la corriente mínima de falla, ya que así, esta también servirá para fallas de mayor magnitud. Se debe tener en cuenta que el tiempo que demora el relé en dar la orden de despeje de una falla depende de la magnitud de corriente de dicha falla, mientras mayor sea esta, menor será el tiempo del relé. Para seleccionar el TD debemos tener en cuenta que debe haber selectividad en la protección, por lo que se escoge el mayor TD; de esta manera se aseguramos una buena coordinación entre los relés. Por lo tanto configuramos los relés de sobre corriente direccionales con una tap de 1 y un TD de 2. La coordinación entre los relés direccionales y no direccionales se muestra en la Figura 13. Se puede observar que para cualquier falla de menos de 20A el relé direccional actúa primero que el no direccional.

Grafico 3 Coordinación de Reles de sobrecorriente

N T

Relé 67 Relé 51 1,5 0,56 9 2 0,36 3,75 3 0,21 1,3 4 0,17 0,75 5 0,145 0,5 6 0,13 0,35 7 0,12 0,275 8 0,115 0,23 9 0,11 0,18

10 0,105 0,16 20 0,085 0,085

0,01

0,1

1

10

1 10

Tiem

po

(T)

Multiples de Tap (N)

Rele direccional

Rele no direccional

28

Coordinación de los relés (Considerando impedancia de la línea del sistema)

SITUACION 1:

Figura 21 Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

Sentido anti-horario

Ajuste 67-2

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-3

⁄

---> (Grafica1)

⁄

TD = 1 ---> (Grafica2)

TAP = 1

29

Sentido horario

Ajuste 67-4

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-1

⁄

---> (Grafica1)

⁄

TD = 1 ---> (Grafica2)

TAP = 1

SITUACION 2:

Figura 22

Diagrama unifilar de la simulación del sistema en condicion de falla

30

Sentido anti-horario

Ajuste 67-2

Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-3

⁄

---> (Grafica1)

⁄

TD = 2 ---> (Grafica2)

TAP = 1

Sentido horario

Ajuste 67-4 Tap = 1 TD = 2

Ajuste 51-1 ⁄

---> (Grafica 1)

⁄

TD = 1 ---> (Grafica2) TAP = 1

31

Ya que la reactancia que se añade al sistema no es de gran magnitud, las corrientes de falla son prácticamente las mismas, por lo cual las configuraciones que se deben hacer a los relés para este circuito no cambian. La coordinación entre los relés direccionales y no direccionales se muestra en la Figura 14. Se puede observar que para cualquier falla de menos de 20A el relé direccional actúa primero que el no direccional.

Grafico 4 Coordinación de Reles de sobrecorriente

N T

Relé 67 Relé 51

1,5 0,56 9

2 0,36 3,75

3 0,21 1,3

4 0,17 0,75

5 0,145 0,5

6 0,13 0,35

7 0,12 0,275

8 0,115 0,23

9 0,11 0,18

10 0,105 0,16

20 0,085 0,085

0,01

0,1

1

10

1 10

Tiem

po

(T)

Multiples de Tap (N)

Rele direccional

Rele no direccional

32

8. Conexión para la simulación del sistema en condiciones de falla (Situación 1)

33

9. Conexión para la simulación del sistema en condiciones de falla (Situación 2)

34

10. Conexión interna del panel de conexiones