Overcurrent Example

7/23/2019 Overcurrent Example

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OMICRON Pgina 1 de 23

Ejemplo prctico de uso

Prueba de proteccin direccional contra sobrecorriente

AutorOMICRON electronics

FechaJunio de 2010

Producto de OMICRON correspondienteTest Universe

rea de aplicacinSobrecorriente

VersinDirOvcrAppNote.SP.1


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OMICRON 2010 Pgina 2 de 23

Contenido

Prlogo ......................................................................................................................................................... 3

1

Ejemplo de aplicacin .......................................................................................................................... 3

2 Introduccin terica ............................................................................................................................. 52.1 Caractersticas de disparo ............................................................................................................. 52.2 Caractersticas IDMT (51, 51N, 67) ............................................................................................... 62.3 Proteccin direccional contra sobrecorriente (67) ......................................................................... 7

3 Introduccin prctica ........................................................................................................................... 93.1 Definicin del equipo en prueba .................................................................................................. 10

3.1.1 Ajustes del dispositivo .............................................................. ....................................................... 103.1.2 Definicin de los parmetros de proteccin de sobrecorriente ....................................................... 11

3.2 Configuracin global del hardware CMC ..................................................................................... 153.2.1 Configuracin de salida para rels de proteccin con corriente secundaria nominal de 1 A .......... 153.2.2 Configuracin de salida para rels de proteccin con corriente secundaria nominal de 5 A .......... 16

3.2.3

Salidas analgicas ....................................................... ................................................................... 173.2.4 Entradas binarias ......................................................... ................................................................... 17

3.2.5 Cableado de la unidad de prueba .................................................................. ................................. 183.3 Definicin de la configuracin de la prueba ................................................................................. 19

3.3.1 Planteamiento general ............................................................. ....................................................... 193.3.2 Prueba de arranque ................................................................. ....................................................... 193.3.3 Prueba de la caracterstica del tiempo de disparo ......................................................................... . 203.3.4 Prueba de caracterstica direccional ............................................................................................... 22

Se ruega aplicar esta nota nicamente en combinacin con el manual del producto correspondiente,que contiene varias instrucciones de seguridad importantes. El usuario es responsable de todaaplicacin en la que se utilice un producto de OMICRON.

Desde este punto en adelante, OMICRON electronics GmbH, incluidas todas las oficinasinternacionales, se denominar OMICRON.

OMICRON 2010. Reservados todos los derechos. Esta nota sobre la aplicacin es una publicacin de OMICRON.

Reservados todos los derechos, traduccin incluida. Para la reproduccin de todo tipo, por ejemplo, fotocopia,

microfilmacin, reconocimiento ptico de caracteres y/o almacenamiento en sistemas informticos, es necesario elconsentimiento explcito de OMICRON. No est permitida la reimpresin total o parcial.

La informacin, especificaciones y datos tcnicos del producto que f iguran en esta nota sobre la aplicacin representanel estado tcnico existente en el momento de su redaccin y estn supeditados a cambios sin previo aviso.

Hemos hecho todo lo posible para que la informacin que se da en esta nota sobre la aplicacin sea til, exacta ycompletamente fiable. Sin embargo, OMICRON no se hace responsable de las inexactitudes que pueda haber.

OMICRON traduce esta nota sobre la aplicacin de su idioma original ingls a otros idiomas. Cada traduccin de estedocumento se realiza de acuerdo con los requisitos locales, y en el caso de discrepancia entre la versin inglesa y unaversin no inglesa, prevalecer la versin inglesa de la nota.


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Prlogo

En este documento se indica la manera de probar etapas de proteccin direccional y no direccionalcontra sobrecorriente. Contiene un ejemplo de aplicacin que se utilizar en la totalidad deldocumento. Se explicar el fundamento terico de la proteccin direccional y no direccional contrasobrecorriente. Asimismo, en este documento se trata la definicin del Equipo en pruebade

sobrecorriente, as como la Configuracin del hardwarepara pruebas direccionales desobrecorriente. Por ltimo, para realizar las pruebas que son necesarias para la funcin deproteccin direccional contra sobrecorriente, se emplea el mdulo de prueba Overcurrent.

Complementos:Archivos de muestra del Control CenterOvercurrent Example.occ (a los que sehace referencia en este documento).

Requisitos: Test Universe2.40 o posterior; licencias de Overcurrenty Control Center.

1 Ejemplo de aplicacin

Figura 1: Diagrama de conexiones del alimentador del ejemplo de aplicacin

Nota:en aras de la eficienciaeconmica, las ilustraciones y/o capturas

de pantalla de este manual se handejado en ingls. Para lo cual rogamossu comprensin.


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Nombre del parmetro Valor del parmetro Notas

Frecuencia 50 Hz

TT (primario/ secundario) 10.500 V / 110 V

TC (primario/secundario) 200 A /1 A

Etapa I> CEI muy inversa Caractersticade disparoDireccional hacia delante Caracterstica direccional hacia

delante300 A Valor de arranque =

1,5 x In TC primario1.2 Multiplicador de tiempo (TD; TMS;

P, etc. (nicamente paracaractersticas IDMT)

45 ngulo del rel de lacaracterstica (nicamente parafuncin de proteccin direccional)

Etapa I>> DMT Caractersticade disparo

600 A Valor de arranque =1,5 x In TC primario

100 ms Retardo del tiempo de disparo

Tabla 1: Parmetros de rel para este ejemplo


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2 Introduccin terica

2.1 Caractersticas de disparo

Tripping characteristics

Definite Minimum Time overcurrent

relay

Inverse-Definite Minimum Time

overcurrent relay

[s]

t I>

t I>>

I> I>> I/In

trip-time characteristic of a two-step

DMT-overcurrent relay

50-1 or 50N-1 50-2 or 50N-2

[s]

t I>

t I>>

IP I>> I/IP

trip-time characteristic of a

IDMT- overcurrent relay

51 or 51N or 67

Caracterstica Frmula Anotacin

LTI (inversa de largaduracin) PP

1201

t TI I

Adecuada para motoreselctricos, por ejemplo.

SI (inversa estndar)

P0.02

P

0.14

1t T

I I

VI (muy inversa) PP

13.5

1t T

I I

EI (extremadamente inversa)

P2

P

80

1t T

I I

Es posible un buen ajuste de lascaractersticas de disparo defusibles.

Tabla 2: Caractersticas de disparo de IDMT (rango / presentar CEI 60255-3 o BS 142, seccin3.5.2)

t = tiempo de disparo en segundosTPo TMS = valor de ajuste del multiplicador de tiempoI = corriente de faltaIP = valor de ajuste de la corriente de arranque


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2.2 Caractersticas IDMT (51, 51N, 67)Dado que estas caractersticas difieren considerablemente unas de otras, debe tenerse en cuenta elequipo operativo a proteger (sobrecarga, comportamiento en caso de cortocircuito, etc.).

Figura 2: Parmetros de un rel de sobrecorriente (AREVA)

1. Caracterstica de disparo de la etapa I> (en este ejemplo IDMT CEI muy inversa)2. Funcin direccional (en este ejemplo hacia delante)3. Valor de arranque de etapa I>4. Multiplicador de tiempo de la etapa I>5. Caracterstica de disparo de la etapa I>> (DMT en este ejemplo)6. Valor de arranque de etapa I>>7. Retardo del tiempo de disparo de la etapa I>>8. ngulo del rel de la caracterstica (RCA) (slo para la funcin direccional)

Figura 3: Comparativa de caractersticas de disparo de CEI muy inversa con distinto multiplicadorde tiempo

1

24

3

5

7

5 6

8

4

1

637


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2.3 Proteccin direccional contra sobrecorriente (67)Un factor que es caracterstico del cortocircuito es el ngulo entre tensin de cortocircuito ycorriente de cortocircuito. Este ngulo depende del nivel de tensin y del correspondiente equipooperativo (lnea area, cable y transformador). Lo primero ser estudiarlo con mayor detenimiento.

380 kV 220 kV 110 kV 10 30 kV Arco elctrico

ngulo decortocircuito

Aprox. 85 Aprox. 80 Aprox. 72 30 - 50 Aprox. 0

Tabla 3: ngulo de cortocircuito de lneas areas y cables en funcin del nivel de tensin

El ngulo de cortocircuito scse puede calcular a partir de la resistencia R y de la reactancia X delequipo protegido.

sc arctanX

R

Est claro que se tiene que utilizar la corriente de cortocircuito para determinar la direccin. Paraseleccionar la tensin a aplicar se deben tener en cuenta las condiciones siguientes:

Para una falta de cierre la tensin de cortocircuito es casi cero. El ngulo de la caracterstica direccional depende del tipo de falta (L1-E, L2-E, etc.). Para

determinar la posicin correcta de la direccin hacia delante y hacia atrs, el rel necesita unatensin de referencia.

Para ello se han desarrollado conexiones de rel en las que se emplean distintas tensiones dereferencia con ngulos de fase corregidos.

Conexiones Ventajas Desventajas

ph ph0 ,I V Mxima sensibilidad confaltas de arco.No factible en sistemas de altatensin, falta de decisin con unafalta de cierre.

ph ph ph30 ,I V V a ph ph60 ,I V a

Tensin de referencia en funcinde la falta.

2ph ph ph90 ,I V a V a Mxima tensin dereferencia con faltasPhE y PhPh.

No factible para faltas de arco.

Tabla 4: Conexin de rel para determinar la tensin de referencia.

Nota:El mtodo que se aplica para la tensin de referencia depende del fabricante del rel. Para laexplicacin que sigue, utilizamos el rel de sobrecorriente P14x (AREVA).


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Im

Re

45

reverse

direction

forward

direction

directional

characteristic line

cV

bV

a scV V

sc

c-V

scI-45

refV

ref b cV =V -V

Figura 4: Conexin de rel a 90 con un ngulo del rel de la caractersticas de 45 (falta L1-E)

Nota:A continuacin figura la direccin hacia delante del elemento de medida a para el ngulo:45 > sc> -135 .


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3 Introduccin prcticaEl mdulo de prueba Overcurrentse ha diseado para probar funciones de proteccin direccional yno direccional contra sobrecorriente con caractersticas de disparo DMT o IDMT (cortocircuito,sobrecarga trmica, homopolar, secuencia negativa y curvas caractersticas definidas por elusuario).

El mdulo de prueba figura en la Start Pagedel OMICRON Test Universe. Tambin se puedeinsertar en un archivo OCC.


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3.1 Definicin del equipo en prueba

El primer paso de la prueba es definir los ajustes del rel sometido a prueba. Para hacerlo, se tieneque abrir el Equipo en prueba. Esto se puede hacer haciendo doble clic en el Equipo en pruebadel archivo OCC o haciendo clic en el botn Equipo en pruebadel mdulo de prueba.

3.1.1 Ajustes del dispositivo

Los ajustes generales del rel (p. ej., subestacin, ID del rel, parmetros de TC y TT) seintroducen en Ajustes del dispositivo.


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3.1.2 Definicin de los parmetros de proteccin de sobrecorriente

Datos ms especficos sobre el rel de sobrecorriente se pueden introducir en la funcinParmetros de proteccin de sobrecorrientede RIO. Tambin la definicin de la caractersticade sobrecorriente se tiene que efectuar aqu.

Parmetros del rel

La primera ficha contiene la definicin del comportamiento direccional, as como las tolerancias delrel.

1. Dado que queremos probar un rel direccional de sobrecorriente, esto tiene que activarse.2. Con respecto al diagrama de conexiones del alimentador (Figura 1)el TT se coloca En equipo

protegido. Si se elige No en equipo protegido, la tensin tendr el valor nominal despus deldisparo.

3. La Conexin del pto. de estrella del TCse tiene que ajustar segn la conexin de losdevanados secundarios del TC. En este ejemplo el diagrama de conexiones del alimentadorindica que la puesta a tierra del TC es hacia el equipo protegido.

4. Las tolerancias de corriente y tiempo se tienen que consultar en el manual del rel.

1 2 3

4


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Elementos

Esta ficha define la caracterstica de las distintas etapas de sobrecorriente.

Arriba figura la caracterstica de sobrecorriente por defecto. Contiene un esquema de CEI Tiempodefinido con una sola etapa para proteccin de fase contra sobrecorriente. Esta caracterstica setiene que ajustar en funcin de los parmetros del rel (Tabla 1):

1. Para definir los elementos de la proteccin de fase contra sobrecorriente, seleccione Fasecomo Tipo de elemento seleccionado. Nota:En caso de que en el rel figuren tambinelementos de otros tipos, seleccione stos consecutivamente en (1)para introducirlos. En elcampo de seleccin se indica el nmero de etapas ya definidas y cuntas de ellas estnmarcadas como activas.

2. En esta tabla se indican los elementos que definen la caracterstica de disparo del tipo deelemento seleccionado. El nombre del primer elemento se puede cambiar en funcin delnombre que se haya empleado en el rel, p. ej. "Etapa I>".

3. El tipo de caracterstica del primer elemento se tiene que cambiar a CEI muy inversa(Error!eference source not found.).

4. Despus hay que ajustar I arranquey el ndice de tiempo.5. Ya se puede agregar el segundo elemento. Tiene una caracterstica CEI Tiempo definido, que

se puede cambiar de nombre para denominarse "Etapa I>>". Tambin hay que ajustarI arranquey el Tiempo de disparo.

51

2

3

4


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A continuacin figura la lista de elementos despus de estos ajustes.

1. La Relacin de restauracintambin se tiene que consultar en el manual.2. Para definir el comportamiento direccional, en la Direccin de la "Etapa I>" se tiene que ajustar

Hacia delante. Nota:Este ajuste es una ayuda de carcter orientativo destinada al lector y, unavez establecido, har girar 180 los lmites direccionales si se cambia por Hacia atrs.

Los ajustes de la caracterstica direccional se tienen que hacer en la ficha Definir comportamientodireccional del elemento:

3. Como el ngulo del rel de la caracterstica no se puede introducir directamente en el Equipoen prueba, se tiene que calcular la Definicin del sector de disparo. En laFigura 5 semuestra la diferencia entre el ngulo del rel de la caracterstica, que es un ajuste de rel, y elngulo de par mximoque se puede ajustar en el Equipo en prueba.

21

3

4

1 2


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Im

Re

relay characteristic angle

(RCA)

reverse

direction

forward

direction

directional

characteristic line

cV

bV

a scV V

c-V

-45

refV

ref b cV =V -V

maximum torque angle

(MTA)

MTA = -90 + RCA

Figura 5: Diferencia entre el ngulo del rel de la caracterstica y el ngulo de par mximo.

A continuacin figura la caracterstica de sobrecorriente resultante.


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3.2 Configuracin global del hardware CMCLa Configuracin del hardwareglobal se tiene que definir en funcin de la conexin del rel. Sepuede empezar haciendo doble clic en la entrada Configuracin del hardwaredel archivo OCC.

3.2.1 Configuracin de salida para rels de proteccin con corriente secundaria nominal de 1 A

Vn

VA

VB

VC

IA

IB

IC

In


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3.2.2 Configuracin de salida para rels de proteccin con corriente secundaria nominal de 5 A

Vn

VA

VB

VC

IB In

IA IC


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3.2.3 Salidas analgicas

La salidas analgicas, as como las entradas binarias y las salidas binarias, se pueden activarindividualmente en la Configuracin del hardwarelocal del mdulo de prueba en cuestin.

3.2.4 Entradas binarias

1. El comando iniciar es opcional (es necesario si se selecciona Iniciarcomo referencia de tiempodel mdulo de prueba o si se desea efectuar una prueba de arranque / reposicin).

2. El comando de disparo se tiene que conectar a una entrada binaria. Se puede utilizarBI1 BI10.

3. En caso de contactos hmedos, las tensiones nominales de las entradas binarias se tienen queadaptar a la tensin del comando de disparo del IP. O bien marcar Sin potencialen caso decontactos secos.

4. Las salidas binarias, las entradas analgicas, etc., no se utilizarn en las pruebas siguientes.

Start

Trip

4

3

21


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3.2.5 Cableado de la unidad de prueba

Nota:El siguiente diagrama de cableado slo es un ejemplo. Segn las funciones de proteccin delrel, como por ejemplo proteccin de falta a tierra sensible, el cableado de las entradas analgicasde corriente (IEpor separado) vara.

IE

Ia

Ib

Ic

Protective

Relay

Va

Vb

Vc

Trip(+)

(-)

Start(+)

(-)

optional


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3.3 Definicin de la configuracin de la prueba

3.3.1 Planteamiento general

Al probar la proteccin direccional contra sobrecorriente, se recomienda seguir estos pasos:

Prueba de arranque: Probar el valor de arranque de la proteccin contra sobrecorriente (slo siel contacto de arranque est conectado por cable para este rel).

Caracterstica del tiempo de disparo: Verificar los tiempos de disparo de cada elemento de lacaracterstica de disparo.

Caracterstica direccional: Verificar el ngulo de la caracterstica direccional.

Cada una de estas pruebas se puede hacer con el mdulo de prueba Overcurrent.

3.3.2 Prueba de arranque

1. El trigger de esta prueba tiene que ajustarse en la ficha Trigger. En este ejemplo el trigger serel contacto de arranque. Este es el motivo por el que esta prueba no se puede efectuar si elcontacto de arranque no est conectado por cable.

2. En esta prueba no ser necesario hacer ajustes en la ficha Falta.3. Dado que empleamos como trigger el contacto de arranque, se tiene que elegir Rel con

contacto de arranque.4. La funcin de proteccin de fase contra sobrecorriente se prueba con una falta trifsica. De no

ser as una proteccin contra faltas a tierra o una proteccin contra faltas de secuencia negativapodran interferir.

2 1

3

4 5 6


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Nota:Si estas funciones o elementos se hallan presentes, se pueden indicar en el Equipo enpruebade la misma manera que se introdujeron los elementos de fase en este ejemplo. Lacaracterstica resultante se calcular e indicar individualmente por cada disparo de pruebasegn su tipo de falta (4)y ngulo de falta (5), lo que asegura una correcta evaluacin conformeal comportamiento general previsto del rel.

5. El ngulo de prueba de la direccin hacia delante debe ser el ngulo de par mximo.

6. Como el arranque no est retardado, debiera bastar con una duracin de paso de 50 ms.

Nota: El valor de arranque se medir y evaluar automticamente. El valor de reposicin tambinse medir, pero no se evaluar. La evaluacin del valor de reposicin y la relacin de restauracinse tiene que hacer manualmente.

Se pueden agregar ms lneas de prueba en caso necesario, p. ej. una prueba en direccin haciaatrs.

3.3.3 Prueba de la caracterstica del tiempo de disparo

Fichas Triggery Falta:

1. En esta prueba el trigger ser el contacto de disparo.2. No se utilizar Corriente de cargadurante el estado de pre-falta.3. Se tiene que ajustar el Tiempo mx. absoluto. Tiene que sobrepasar la tolerancia superior del

punto de prueba con el tiempo de disparo ms largo. De lo contrario no ser posible laevaluacin. Por otra parte, no se debera ajustar un valor innecesariamente alto dado que endisparos en los que se prev Sin disparoesto ser el tiempo de espera hasta que se haga laevaluacin 'sin disparo', antes de proceder al siguiente disparo, por lo que la duracin de laprueba se prolongara innecesariamente.

1

2

3


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Ficha Prueba de la caracterstica:

1. Dado que la funcin que se va a probar es una funcin de proteccin de fase contrasobrecorriente, se emplea una falta trifsica. De no ser as una proteccin contra faltas a tierrao una proteccin contra faltas de secuencia negativa podran interferir.NOTA: Si estas funciones o elementos se hallan presentes, se pueden indicar en el Equipo enprueba de la misma manera que se introdujeron los elementos de fase en este ejemplo. La

caracterstica resultante se calcular e indicar individualmente por cada disparo de pruebasegn su tipo de falta (1)y ngulo de falta (2), lo que asegura una correcta evaluacin conformeal comportamiento general previsto del rel.

2. El ngulode la direccin hacia delante debe ser el ngulo de par mximo. Para la direccinhacia atrs se tiene que introducir desplazado 180 .

3. Como el tiempo de disparo de la etapa IDMT depende de la corriente, este elemento se tieneque confirmar con ms de un punto de prueba.

4. Mientras que el tiempo de disparo de la "Etapa I>>" se puede confirmar con un nico punto deprueba.

5. El comportamiento direccional se prueba con un disparo en cada zona en direccin hacia atrs.6. El valor de la "Etapa I>>" tambin se confirma situando dos puntos de prueba fuera de la banda

de tolerancia de este ajuste.

En lugar de introducir directamente el valor de la magnitud, se puede expresar la magnitud porsu relacin con el ajuste de un elemento, p. ej. ajuste en Relativa a:la "Etapa I>>" y ajuste enfactor 1.06 (es decir, 6% por encima del umbral) o 0.94 (es decir, 6% por debajo del umbral).

Nota:Sobre las maneras de introducir y modificar datos de las pruebas, consulte tambin la Ayudadel mdulo (pulse F1).

1 2

3 45

6


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3.3.4 Prueba de caracterstica direccional

Triggery Ajustes de cargason igual que los que se explicaron en la prueba de la caracterstica deltiempo de disparo. El Tiempo mx. absolutose puede reducir, dado que la corriente de prueba seajustar brevemente por debajo de la tolerancia inferior del valor de la "Etapa I>>".

Ya que esta prueba confirma el ngulo de la caracterstica direccional, los puntos de prueba setienen que colocar en los dos lados de la lnea de la caracterstica direccional. Para lograr unaevaluacin correcta, se deberan colocar fuera por la mnima de la tolerancia del ngulo.

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