PROTECCION DE LINEAS (FINAL).ppt

JULIO 2005

Ing. JIMMY M. VARGAS

GERENCIA COORDINACION TECNICA

PROTECCION DE LINEAS

SISTEMA DE POTENCIA: SISTEMA DE POTENCIA: GENERACION – TRANSMISION - DISTRIBUCIONGENERACION – TRANSMISION - DISTRIBUCION

.

REDES DE TRANSMISIONREDES DE TRANSMISION

Isla deMargarita

ZONA EN

RECLAMACION

MAR CARIBE

C

O

L

O

M

B

I

A

LEYENDA

765 KV 2.083 Kms

400 KV 4.150 Kms

230 KV 5.164 Kms

115 KV 10.500 Kms

Macagua

Upata

Tucupita

Temblador

MaturínJusepín

Casanay

GüiriaIrapaCarúpano

Yaritagua

San Carlos

Peña Larga

SantoDomingo

Villa de Cura

El Sombrero

Calabozo

San Fernando

Tibú

Caicara Cabruta

Los Pijiguaos

Pto. Ayacucho

Puerto Cumarebo

Pto. Fijo

Los Taques

Pta. Piedra

Acarigua

GuanareBarinas

Valera

San Lorenzo

Arreaga

UrdanetaMachiques

Concepción

La Villa

La GritaPta.Tachira

San Cristobal

La Fría

Mariposa

Tinaquillo

San Juan de los

Morros

San Felipe

Tovar

Gorrín

Camatagua

Mérida

El Callao

CabimasCumaná

GuantaCariaco

Malena

Guri

Yaracuy

Valle de la Pascua

La RaizaValencia

Cdad. Guayana

Barcelona

CaracasLa Guaira

Mácaro

Aragua

Pta. Palma

El Vigía

San Mateo

CoroCuestecitas

Peonías

Barquisimeto

Cabudare

Rincón

Buena Vista

El Corozo

Uribante

Pregonero

La PedreraJunquito

PapelónMaracay

San Diego

Cdad.Bolívar

Trinidad

Cdad. Ojeda

BRASIL

La Canoa

Santa Teresa

Morón

Cdad.Losada

Cuatricentenario

El Tablazo

El Furrial

El Tigre Palital

Jose

OPSIS

RED PRINCIPAL DE TRANSMISIÓN del Sistema Interconectado Nacional

VALERA 115 KV

G

TABLAZO 400KV

TABLAZO 230KV

MOROCHAS 115KV

230KV

YARACUY 400KV

YARACUY 765KV

YARACUY 230KV

PLANTA CENTRO 400KV

ARENOSA 400KV

ARENOSA 765KV

ARENOSA 230KV

CABUDARE 230KV

ENELBAR 230KV

ACARIGUA 230KV

BUENA VISTA 230KV

EL MANZANO 230KV

SISTEMA DE TRANSMISION ENELVEN - ENELCOSISTEMA DE TRANSMISION ENELVEN - ENELCO

PROTECCION DE LINEASPROTECCION DE LINEAS

Aéreas: en este caso las líneas se encuentran instaladas sobre postes o torres de celosía y se construyen a lo largo de la ruta establecida vías de circulación, haciendas, montañas, etc; son visualizadas con facilidad y sus costos son reducidos.

Subterráneas: se ha incrementado su uso a nivel mundial, básicamente por la necesidad creciente de alimentar los centros de carga, que generalmente atraviesan áreas pobladas; su costo es mas elevado en comparación con las líneas aéreas, aunque las nuevas tecnología han permitido reducir los mismos.

Las líneas de Transmisión pueden ser clasificadas de acuerdo a diferentes criterios:

1.- 1.- ConstrucciónConstrucción: en función del medio o equipos empleados para el tendido de la línea, estas se pueden clasificar en:

LÍNEAS DE TRANSMISIONLÍNEAS DE TRANSMISION

Línea de Subtransmisión Configuración tipo H

Línea de Transmisión Doble Terna

LÍNEAS DE TRANSMISION AEREASLÍNEAS DE TRANSMISION AEREAS

LÍNEAS DE TRANSMISION AEREASLÍNEAS DE TRANSMISION AEREAS

LÍNEAS DE TRANSMISION LÍNEAS DE TRANSMISION SUBTERRANEASSUBTERRANEAS

SECCION DEL CABLE

CONDUCTORES DE COBRE, APANTALLAMIENTOS Y PUESTA A TIERRA, FIBRA OPTICA PARA

COMUNICACIONES, ARMADURAS Y AISLANTES

INSTALACIONES DE LLEGADA Y SALIDA DE LA LINEA

2.- 2.- LongitudLongitud: de acuerdo a la distancia de la línea, esta puede clasificarse en:

Cortas: son aquellas líneas cuya longitud se encuentra por debajo de los 20 Kilómetros, tal es el caso de todas las líneas de transmisión urbanas del Sistema ENELVEN y una gran parte de las correspondientes al Sistema ENELCO.

Medianas: su longitud de construcción se entre los 20 y 60 kilómetros; este grupo se encuentran la mayoría de las líneas rurales.

Largas: su longitud es superior a los 60 kilómetros y entre ella se pueden mencionar las líneas de interconexión provenientes desde la subestación Yaracuy.

Sublacustres o Cables: son comúnmente empleadas para cruzar vías fluviales y marítimas, en las cuales no es posible emplear las líneas aéreas o donde la contaminación puede representar un problema serio; su costo es el mas elevado en comparación con las anteriores, básicamente por el sistema empleado para el aislamiento y supervisión del funcionamiento del cable.


INSTALACION DE CABLEADO SUBLACUSTRE ESTACION DE BOMBEO DE

ACEITE A PRESION

CABLES SUBLACUSTRESCABLES SUBLACUSTRES

La evolución a nivel internacional que han tenido y posiblemente tendrán las tensiones máximas de transmisión y operación, Um, se ilustran en la figura siguiente. Los niveles de tensión anteriores se pueden agrupar en las siguientes categorías:

- Alta tensión, AT : 52 kV Um < 300 kV

- Extra alta tensión, EAT : 300 kV Um 550 kV

- Ultra alta tensión, UAT : Um 800 kV

3.- 3.- Nivel de TensiónNivel de Tensión: Alta tensión, Extra Alta tensión, Ultra Alta tensión.

Tensiones máximas de servicio

Kv 52 72.5 123 145 170 245 300 420 525 765

Tensiones máximas de servicio recomendadas por el Comité Electrotécnico Internacional (CEI o EIC)

Evolución de las tensiones de transmisiónEvolución de las tensiones de transmisión

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

1900 1920 1940 1960 1980 2000

AÑO

X

X

X

X

X

X

X

X

U.S.A.

U.R.S.S.

BRASIL

MOZAMBIQUE

CANADA

U.S.A.

U.S.A.

CANADA

U.R.S.S.

U.R.S.S.

SUECIA

U.S.A.

NUEVA ZELANDIA

INGLATERRA-FRANCIA

SUECIA

C.A.

C.C.

V

X

MÁXIMAS TENSIONES DE TRANSMISIÓN Um

Evolución de las tensiones de transmisiónEvolución de las tensiones de transmisión

4.-4.- Capacidad de Transporte de Energía Capacidad de Transporte de Energía: esta tiene una relación proporcional al nivel de tensión, pues dependiendo del mismo será posible transportar determinados bloques de energía; bajo este concepto pueden clasificarse en:

Subtransmisión: cuyo nivel de tensión se encuentran por debajo de los 69 Kv. y la cantidad de energía transferida dependerá del calibre del conductor utilizado; en nuestros sistemas es posible encontrarlos en 24 Kv. y 34,5 Kv.

Transmisión: se consideran en este grupo, aquellas líneas que operan por encima de los 69 Kv.; para nuestros Sistemas los mas comunes son 115, 138, 230 y 400 Kv.

5.-5.- Configuración: Configuración: en función de la interconextividad o no de las líneas y de la cantidad de fuentes o puntos de alimentación, estas se pueden clasificar en:

Radiales: Las cuales disponen de una sola fuente de alimentación.

Anillos: están conformadas por mas de una fuente de alimentación.


Configuración RadialConfiguración Radial

Configuración en AnilloConfiguración en Anillo

ProtecciónProtección de Líneas

Los sistemas de protección normalmente se dividen e dos grupos con respecto a su función principal.

Uno es llamado protección absolutamente selectiva (protección Unitaria) y la otra se conoce como protección relativamente selectiva (protección Escalonada).

Los sistemas de protección de líneas pueden ser de diferentes tipos. Los más comunes son protección de distancia, comparación de fases por portadora, protección diferencial longitudinal y protección por comparación direccional.

La protección de distancia es del tipo protección relativamente selectiva y las otras tres son protecciones absolutamente selectivas que requieren, para ejecutar una función principal, un sistema de telecomunicaciones entre los terminales de la línea.

Sistema de Protección absolutamente selectivo y Sistema de Protección absolutamente selectivo y relativamente selectivorelativamente selectivo

PROTECCIÓN ABSOLUTAMENTE SELECTIVAPROTECCIÓN DE UNIDAD

AREA PROTEGIDA

I1

P1

S1

P2 P2P1

S1S2 S2

I1́ I1́

I2

Id

RELE DIFERENCIAL

I = CORRIENTE DIFERENCIALd

I = I + Id 1 2

LA PROTECCIÓN OPERA SOLAMENTEPARA FALLA DENTRO DEL ÁREAPROTEGIDA. ESTA PROTECCIÓN NO TIENEFUNCIONES DE RESPALDO

Sistema de Protección absolutamente selectivo y Sistema de Protección absolutamente selectivo y relativamente selectivo (cont…)relativamente selectivo (cont…)

PROTECCIÓN RELATIVAMENTE SELECTIVAPROTECCIÓN GRADADA O ESCALONADA

LA PROTECCIÓN GRANADA PUEDE SERDEL TIPO:SOBRECORRIENTEIMPEDANCIATIEMPO

ESTA PROTECCIÓN TIENE ADEMÁSFUNCIONES DE RESPALDO

ALCANCE21

EQUIPOS PARA PROTECCION DE LINEASEQUIPOS PARA PROTECCION DE LINEAS

Al momento de seleccionar el esquema de protecciones adecuada por una línea es necesario considerar varios aspectos; entre ellos se encuentran:

a) Configuración de la línea: radial, anillo con o sin derivación.

b) Longitud de la línea: cotas, medianas y largas.

c) Componentes de la línea: compensación serie, reactores, etc.

Equipos de Protección de LíneasEquipos de Protección de Líneas

Radial: El flujo de potencia se desplaza o circula en un solo sentido, es por ello que se podría utilizar un rele cuyo funcionamiento sea independiente de la dirección que lleve la potencia.

En este caso se recomienda el uso de rele de sobrecorriente con su respectiva unidad instantánea.

a)a) Configuración de la líneaConfiguración de la línea

S/E TULES/E TULE

Anillo: Bajo esta configuración, el flujo de potencia puede circular en cualquier sentido por disponer esto de dos o mas fuentes de alimentación, en este caso resulta necesario la utilización de reles de protección con suficiente capacidad para discriminar la dirección del flujo y que los mismos trabajen solo bajo esa condición.

Para solventar esta situación es recomendable el uso de reles direccionales de Sobrecorriente con su respectivas unidad instantánea.

b)b) Longitud de la líneaLongitud de la línea

Largas: Cuando la distancia entre dos extremos de una línea representa un problema, es necesario emplear dispositivos de alta sensibilidad, a través de los cuales sea posible relacionar los parámetros de la línea (resistencias e inductancias) para proporcionar una mayor seguridad en el despeje de las fallas.

Estas necesidades se pueden satisfacer mediante la utilización de reles de distancia o impedancia las cuales son capaces de medir la impedancia de la línea al relacionar los niveles de corriente y tensión de la misma.


S/E EL RINCONS/E EL RINCON

Cortas: La distancia o longitud de las líneas puede convertirse en un gran problema en aquellas de corta o muy corta longitud, pues la precisión en la medición de los parámetros eléctricos puede comprometer su respuesta ante las fallas, provocando en algunos casos, operaciones indeseadas de la misma.

El empleo de reles diferenciales viene a representar la solución apropiada a estos inconvenientes, generalmente se combinan con otros equipos de protección para complementar su uso.

Sublacustres y Mixtas: En virtud de la importancia y elevados costos de los cables sublacustres, es recomendable emplear un esquema de protección de alta velocidad y selectividad, resultando mas adecuado el uso de los reles diferenciales (87L) o de distancia con esquemas de teleprotección (canales de comunicación).En el caso de las líneas mixtas, existen múltiples posibilidades, resultando mas común el empleo de los reles de impedancia con esquemas de aceleración de disparo

c)c) Componentes de la línea:Componentes de la línea: en ciertas ocasiones a los largo de la construcción de las líneas, se adicionan una serie de elementos para mejorar su desempeño dentro del sistema de potencia, tal es el caso de la compensación serie, reactores, etc.


AmortiguadorAmortiguador

Banco de CapacitoresBanco de Capacitores

VaristorVaristor

TriggeredTriggered GAPGAP

I nterruptor I nterruptor de de BypassBypass

PlataformaPlataforma

O.C.TO.C.T

O.C.TO.C.T

O.C.TO.C.T

O.C.TO.C.T

Seccionador de Seccionador de Puesta a TierraPuesta a Tierra

Seccionador de Seccionador de Conexión del BancoConexión del Banco

Seccionador de BySeccionador de By--passpass



AmortiguadorAmortiguador

Banco de CapacitoresBanco de Capacitores

VaristorVaristor

TriggeredTriggered GAPGAP

I nterruptor I nterruptor de de BypassBypass

PlataformaPlataforma

O.C.TO.C.T

O.C.TO.C.T

O.C.TO.C.T

O.C.TO.C.T



Seccionador de BySeccionador de By--passpass



ZONAS DE PROTECCION ZONAS DE PROTECCION

Cuando ocurre una falla en un sistema de potencia sus efectos son sensados en varias partes a la vez. Sería ilógico creer que un sistema de protección ordenará la apertura de todos los interruptores donde se detecten los efectos de la falla; lo ideal es que se despeje ésta abriendo el menor número de interruptores. Esto se logra dividiendo el sistema de protección en porciones denominadas zonas de protección, las cuales están definidas por la ubicación de los transformadores de corriente y el tipo de calibración de los réles utilizados.

G

G G

Zonas de ProtecciónZonas de Protección

Las zonas de protección se suelen definir alrededor de generadores, transformadores, barras y líneas. Cuando ocurre una falla dentro de una zona de protección determinada se ordena la apertura solamente a los interruptores que están dentro de la zona o que están controlados por ella.

Z1, Z2, Z14 = Zonas de protección de generadores.

Z3, Z4, Z12 = Zonas de protección de transformadores.

Z8, Z15 = Zonas de protección de líneas.

Z5, Z9, Z13 = Zonas de protección de barras.

Z1

Z2

Z14

Z8Z15

Z3

Z4

Z12Z5 Z9

Z13

G

G G

Zonas de Protección


Estado Normal de una Red EléctricaEn caso de una Falla (1) en la Zona (5)

1

Por ejemplo, para una falla 1 indicada en la zona Z5, vemos que la falla cerca del interruptor pero del lado de barra, por tanto deben abrirse los cuatro interruptores conectados a la barra para efectuar el despeje, actuando la protección de barra.

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

Z14

Z1

Z2

Z8Z15

Z3

Z4

Z12Z5 Z9

Z13

G

G G


Estado Normal de una Red EléctricaEn caso de una Falla (2) entre las Zonas (5) y (8)

Si observamos ahora, para la falla 2 se abren más disyuntores que los necesarios, esto se debe a que en el punto de falla se solapan las zonas Z5 y Z8

Z14

Z1

Z2

Z8

Z15

Z3

Z4

Z12Z5 Z9

Z13

G

G G

2 Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto


Estado Normal de una Red EléctricaEn caso de una Falla (2) entre las Zonas (5)

Si observamos ahora, para la falla 3 que ocurre en la zona Z8 y en este caso falla en abrir un disyuntor, actuando entonces la protección de Respaldo Local.

Z14

Z1

Z2

Z8

Z15

Z3

Z4

Z12Z5 Z9

Z13

G

G G

2

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

Interruptor Averiado


El solapado se logra colocando transformadores de corriente a ambos lados de los disyuntores. Sin embargo, por razones económicas es común colocar los transformadores de corriente en un solo lado del interruptor, esto trae como consecuencia que una falla no pueda ser despejada con la velocidad deseada

Z2

Z1 Z3

Z2Z2

Z1 Z3

Estado Normal de una Red EléctricaEn el caso de una falla entre la Zona 1 y Zona 2

22

Zona de Protección con Solapado

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto


El solapado se logra colocando transformadores de corriente a ambos lados de los disyuntores. Sin embargo, por razones económicas es común colocar los transformadores de corriente en un solo lado del interruptor, esto trae como consecuencia que una falla no pueda ser despejada con la velocidad deseada

Z2

Z1 Z3

Z2Z2

Z1 Z3

Estado Normal de una Red EléctricaEn el caso de una falla, esta no es despejada por no haber un solapamiento de Zona

22

Zona de Protección sin Solapado Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto


Estado Normal de una Red EléctricaEn caso de la Falla (1)

Los réles de protección principal o primaria son aquellos que deben operar tan pronto como ocurre la falla, ordenando la apertura del mínimo número de interruptores en el menor tiempo posible.

G

G

G1

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto1

2

3

4

5

6

7

8

9

1110

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1110


Estado Normal de una Red EléctricaEn caso de la Falla (2)

Sin embargo algunas veces un disyuntor no abre, en este caso la falla tiene que ser despejada abriendo otros interruptores.

G

G

G

21

2

3

4

5

6

7

8

9

11106

7

8

1

2

3

4

5 9

1110

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

Interruptor Averiado


INTRODUCCION AL PLANO R-X INTRODUCCION AL PLANO R-X

Introducción al Plano R-X y Relés de DistanciaIntroducción al Plano R-X y Relés de Distancia

El plano R-X o plano de impedancias es una herramienta muy útil en protecciones, ya que mediante su uso correcto se puede visualizar las características de operación de casi todos los tipos de relés.

En un plano R-X se puede representar cualquier impedancia mediante sus componentes rectangulares o mediante sus coordenadas polares. El eje coordinado X representa la parte resistiva y el eje Y representa la parte reactiva de la impedancia.

Z = R + jX = Z 1 1 1 1

ImaginarioX+R-

X

X1

Z1

R2

R1Z2

1

2 RealR

X2

X-R- Plano X Y

X+R+

X-R+

1

Z = R + jX = Z 2 2 2 2 2

Localización en el plano R-X las Localización en el plano R-X las impedancias de un sistemaimpedancias de un sistema

Supongamos que estamos localizados en la subestación A de la siguiente figura, y consideramos positiva la potencia que va desde A a B.

x2

R 3

Z3

D X3

A

Z1X1

BC

Z2

R2R1

DZ3

A

P+

Z1I

V

B

Z2C

Localización en el plano R-X las Localización en el plano R-X las impedancias de un sistema (Cont…)impedancias de un sistema (Cont…)

Ejemplo 1:

Localizar las impedancias del sistema siguiente en un plano R-X, para un observador en la subestación B, la potencia es positiva si va de B a C.

A

B

P+

(2 + j4)I

Cj2

D

j1

1 2

Z1

Z2

Z3

6

A

B

C

D

4

2

XF

RF RL

XL

ZL

ZF

ZF

R

X

RF

XF

S/E

A

S/E

B

FALLA

ZL

Plano R-XPlano R-X

CARACTERISTICAS DE LOS RELES DE CARACTERISTICAS DE LOS RELES DE PROTECCION DIRECCIONALES y DISTANCIA PROTECCION DIRECCIONALES y DISTANCIA

Relés DireccionalesRelés Direccionales

Estos relés son operados (o energizados) por dos fuentes diferentes. No es posible obtener un relé direccional de corriente alterna si no se opera con dos fuentes diferentes.

B

O

A

Zona deOperación

Vs

Is

Línea de par máximo

Zona deOperación

Relé Direccional

Relé Direccional en un plano R-XRelé Direccional en un plano R-X

X

A

B

O R

Zona de Operación Línea de

par máximo

=

Zona de Operación

RELES DIRECCIONALESRELES DIRECCIONALES

Tipos de Relés según su AplicaciónTipos de Relés según su Aplicación

Relé de distanciaRelé de distancia

El método más fácil de determinar fallas en una línea es midiendo la impedancia desde el punto donde hay un relé hasta donde ocurrió la falla. La impedancia medida es proporcional a la distancia entre el relé y el punto de falla, de aquí que los relés que midan impedancia se denominan relés de distancia. Para tomar las medidas de sus parámetros el relé toma la lectura de corriente de carga y una tensión de referencia proporcional a la tensión de la línea, su ángulo de fase es afinado mediante un circuito que permite compensar la impedancia de la línea.

Determinación del punto de falla con relés de distancia

A B

FI

Relé

Longitud total de la línea

Distancia hasta el punto de falla

Relé de ImpedanciaRelé de Impedancia

En un diagrama R-X la curva de operación del relé de impedancia se ve de esta manera:

X

R

K

Nótese que el relé no es direccional, puesto que puede detectar fallas hacia delante y hacia atrás. Para hacerlo direccional se utiliza en conjunto con un relé direccional.

Es necesario que la unidad direccional y la unidad de impedancia operen simultáneamente para que se produzca un disparo.

Z = K ecucación de una circunferencia con centro en el origen y radio igual a K.

La zona sombreada indica la zona de operación

Relé de Impedancia y direccional combinadosRelé de Impedancia y direccional combinados

X

K

R

La zona sombreadaindica la zona deoperación.

Relé MHORelé MHO

La zona de operación es la zona interna de la circunferencia. La figura indica que el relé MHO es direccional, por este motivo es muy usado en la protección de líneas.

R

X

Relé de ResistenciaRelé de Resistencia

X

K

R

La zona sombreada indica el área de operación.

Relés de Resistencia y MHO combinadosRelés de Resistencia y MHO combinados

La zona sombreada indica la zona de operación.

X

R

El relé de resistencia tampoco es direccional por lo que se hace necesario utilizarlo en conjunto con un relé MHO.

Relé OHMRelé OHM

La zona sombreada indica la zona de operación.

Existen también relé que tienen curvas de operación intermedias entre las de los relés de reactancia y las de los relés de resistencia. Estos relés reciben el nombre de relés OHM.

X

Relé de ReactanciaRelé de Reactancia

X

k

R

El relé de reactancia no es direccional como bien puede verse en esta figura, para hacerlo direccional se emplea en conjunto con un relé MHO. Se necesita la operación simultánea de los dos relés para producir una orden de disparo.

Relé de reactancia y MHO combinadosRelé de reactancia y MHO combinados

X MHO

Reactancia

R

CARACTERISTICAS DE LOS RELES CARACTERISTICAS DE LOS RELES DE PROTECCION DIFERENCIALESDE PROTECCION DIFERENCIALES

Relé DiferencialRelé Diferencial

La protección diferencial es una forma de conectar un relé y dos o más transformadores de corriente. Un relé diferencial es aquel que responde a la diferencia fasorial de dos o más cantidades eléctricas semejantes.

La zona de protección diferencial es la comprendida entre la localización de los transformadores de corriente.

I1

I = I - Ir 1 2

I2

I2

I2

I1

I1

A

B

Elemento a proteger

R O O R

S/E-A S/E-B

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

FALLA

Estado Normal de la Red EléctricaEn Presencia de una Falla Externa

PROTECCIONES DIFERENCIALES DE LINEAPROTECCIONES DIFERENCIALES DE LINEA

R O O R

S/E-A S/E-B

R O O R

S/E-A S/E-B

R O O R

S/E-A S/E-B

FALLA

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto Estado Normal de la Red EléctricaEn Presencia de una Falla Interna


R O O R

S/E-A S/E-B

La Falla es Despejada


Protección Diferencial de Línea REL 356Protección Diferencial de Línea REL 356

Instalada en líneas

Trinidad – LUZ 1 y 2, 24 kV

Trinidad – Canchancha 138 kV

Protección Diferencial de Línea REL 551Protección Diferencial de Línea REL 551

Instalada en líneas

Los Claros - PDVSA 1 y 2, 24 kV

Cuatricentenario – Canchancha 138 kV

Rincón – Cuatricentenario 138 kV


Protección Diferencial de Línea 7SD610Protección Diferencial de Línea 7SD610

Instalado en 80 esquemas de Protecciones (Líneas de Transmisión Urbana, Rural de ENELVEN y ENELCO)


ZONAS DE PROTECCION ZONAS DE PROTECCION DE LOS RELES DE DISTANCIADE LOS RELES DE DISTANCIA

Zonas de Protección de los reles de ImpedanciaZonas de Protección de los reles de Impedancia.

El disponer de un equipo, que permita establecer una relación entre la impedancia de cualquier elemento de la red (línea, transformador, etc.) y emplearlo como mecanismo de protección, proporciona una serie de beneficios adicionales al Sistema de Protecciones, pues el mismo puede ser utilizado como Respaldo Local o Remoto de otros equipos instalados en la red.

Los reles de impedancia son diseñados para proveer esta facilidad, por lo cual es común que los mismos dispongan de al menos cuatro zonas bien diferenciadas, de las cuales tres (03) generalmente miden hacia el elemento protegido y una (01) lo hace en sentido contrario o en reversa.

Debido a la imprecisión de los equipos de medida, de los reles de protección y de los programas de simulación, los diferentes fabricantes de los reles de protección de impedancia, sugieren emplear el alcance de la primera zona de estos equipos entre el 80% y 90 % de la impedancia del equipo protegido.

Esa diferencia del 10% o 20 % no cubierta por la primera zona, es complementada con la segunda zona del rele, la cual debe garantizar la total protección de la impedancia del equipo, lo cual incluye la imprecisión por defecto de tres medios antes señalados; en caso de que este error de medida sea en exceso, esta zona de protección proporcionara un respaldo remoto a los equipos de la siguiente subestación o a la carga. Generalmente se temporiza la actuación de esta zona, con la intención de que los equipos primarios de la subestación adyacente despejen la falla.

Un caso similar ocurre con la tercera zona de protección, la cual es empleada para proveer un respaldo local a la segunda zona del rele de impedancia y un respaldo remoto a los equipos de la subestación adyacente, de manera similar la misma debe ser temporizada, con un tiempo superior al colocado a la segunda zona.

Otro mecanismo comúnmente empleado para proveer una protección de respaldo local a otros equipos de la subestación, esta representado por la zona en reversa del rele de distancia o en algunos reles electromecánicos por el OFF-SET (desplazamiento hacia atrás), con lo cual es posible alcanzar o proteger una porción de la impedancia de alguna(s) línea(s), transformador(es) o toda la barra de la subestación y ordenar el despeje de los equipos correspondientes

Alcance de la protección de distanciaAlcance de la protección de distanciaZONA DE ARRANQUE

A

ZONA AZONA 1

ZONA 2

ZONA 3

B

TRANSPORTE DE POTENCIA

ZONA DE ARRANQUE

ZONA 1

ZONA 3

ZONA 2

ZONA A

NOTA: LA ZONA 3 TAMBIÉN CUBRE LA ZONA 2 Y LA ZONA 1 LA ZONA 2 TAMBIÉN CUBRE LA ZONA 1

Alcance de la protección de distancia (cont…)Alcance de la protección de distancia (cont…)

LA PROTECCION DE DISTANCIAOPERARA SI LA IMPEDANCIAMEDIDA ESTÁ DENTRO DE LOSCÍRCULOS

X

R

1

2

3

4

5

A

B

67

XZL

Z1A (8O %)

Z3A (100+50)%

R

X

ZL

Z2

Z3

Z1

ZL

Z2A (100+20) %

S/E

C

S/E

AS/E

BS/E

A

Zonas de Protección de los Réles de ImpedanciaZonas de Protección de los Réles de Impedancia

R

X

ZL

Z2

Z3

Z1

S/E (A)

ZR

Z1A

(8O) %

Z3A (100+50)%

ZL

Z2A

(100+20) %

S/E

C

S/E

AS/E

BZR

Zonas de Protección de los Réles de ImpedanciaZonas de Protección de los Réles de Impedancia

ESQUEMAS DE PROTECCION ESQUEMAS DE PROTECCION PARA LAS LINEAS DE TRANSMISIONPARA LAS LINEAS DE TRANSMISION

Esquemas de Protección de Líneas.Esquemas de Protección de Líneas.

La selección de un esquema de protecciones para las líneas dependen de múltiples factores entre ellos su configuración, longitud, los componentes o equipos existentes en la línea y por las condiciones operativas de la red; en función de estos se pueden desarrollar diferentes Esquemas de protección.

• Reles de Sobrecorriente con Unidad instantánea: son comúnmente empleados en las líneas “Radiales”, en las cuales el flujo de potencia tiene un solo sentido y son de bajo costos en comparación con otros equipos de protección; generalmente son utilizados como una protección secundaria o de respaldo de operación temporizada ante condiciones de sobrecarga o ante fallas en la carga de la subestación remota (respetando la coordinación en tiempo). Mediante la habilitación de la unidad instantánea, es posible proporcionar un respaldo local a otros réles, de forma rápida pero limitada en su alcance o cobertura.

S/E

C

S/E

AS/E

B 50/51

S/E

A

S/E

B

67

67

Réles de SobrecorrienteRéles de Sobrecorriente

• Reles de Distancia: en aquellas líneas de gran longitud, la distancia puede representar un serio problema en algunos casos; bajo estas circunstancias la solución mas económica independientemente de la configuración de la misma, la representa el empleo de los réles de Distancia, los cuales permiten establecer una relación directa entre la impedancia de la línea y los valores de voltaje y la corriente que circulen por la línea.

Este tipo de protecciones además de proveer la protección de las líneas, son capaces de proporcionar un respaldo local y remoto a otros equipos instalados en la red.

• Reles Diferenciales: cuando las líneas poseen una escasa longitud, garantizar la selectividad de operación durante una falla, puede representar un gran problema, pues la imprecisión de los equipos asociados al Sistema de Protecciones, no garantiza la precisión requerida; para solucionar este inconveniente es necesario recurrir a las protecciones unitarias (Diferenciales), la cual funcionara solo en la zona establecida, desafortunadamente por sus característica unitaria no proporciona ningún tipo de respaldo a otros equipos de la red.

Generalmente estos esquemas son respaldados con protecciones de distancia o direccionales pero con confirmación de falla en la línea o en su defecto con protecciones de impedancia con u n alcance limitado.

S/E

A

S/E

B

87L

87L

Réles DiferencialesRéles Diferenciales

S/E

A

S/E

B

Z1

Z2

21

Réles de DistanciaRéles de Distancia

ESQUEMAS DE RECIERRE ESQUEMAS DE RECIERRE PARA LAS LINEAS DE TRANSMISIONPARA LAS LINEAS DE TRANSMISION

Esquema de RecierresEsquema de Recierres: la gran proporción de fallas de tipo transitorio que se presentan en las líneas de transmisión y la necesidad de disponer de las mismas en el menor tiempo posible en respuesta a su criticidad, ha dado origen a la implantación de un esquema de operación el cual permita restablecer de forma automática la línea y normalizar así sus condiciones de operación, dando origen al denominado réle de recierre, los cuales pueden ser de dos tipos:

• Tripolar: después de producirse la completa apertura de la línea, este ordena el cierre simultaneo de los tres polos o fases del interruptor, en uno o en los dos extremos de la línea; en caso de fallas permanentes, el primero garantiza la estabilidad de la red y la posterior intervención del operador y el segundo requiere de una apropiada sincronización en cada uno de los extremos, en sus tiempos de operación.

• Monopolar: cuando la indisponibilidad total de una línea compromete la estabilidad del sistema de potencia, se recomienda emplear recierres monopolares, los cuales mantienen en servicio la línea con dos de sus fases durante un tiempo determinado y posteriormente se restablece el servicio en la fase fallada; en este caso es imprescindible el uso de interruptores de accionamiento monopolar y de un estudio de estabilidad de la red para determinar el “tiempo muerto” mas adecuado.

A B C

Estado Normal

RECIERRE TRIPOLARRECIERRE TRIPOLAR

A B CA B C

Ante una Falla Trifásica Señal de

Disparo


A B CA B C

Intento de Recierre


A B C

Persiste la Falla. Señal de

Disparo


S/E

A

S/E

B

S/E

CEstado Normal

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

RECIERRE TRIPOLAR FALLIDO RECIERRE TRIPOLAR FALLIDO (CONFIGURACIÓN ANILLO)(CONFIGURACIÓN ANILLO)

S/E

A

S/E

B

S/E

CFalla Bifásica

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto


S/E

A

S/E

B

S/E

C

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

Falla Despejada


S/E

A

S/E

B

S/E

CIntento de Recierre

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto


S/E

A

S/E

B

S/E

C

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

La Falla es Permanente


A B C

Estado Normal

RECIERRE MONOPOLARRECIERRE MONOPOLAR

A B CA B C

Ante una Falla

Monofásica

Señal de Disparo


A B CA B C

Intento de Recierre


A B C

Señal de Disparo


A B CA B C

RECIERRE MONOPOLAR RECIERRE MONOPOLAR (APERTURA TRIPOLAR)(APERTURA TRIPOLAR)

Señal de Disparo Ante una

Falla Bifásica


A B CA B C

Intento de Recierre

A B C

Señal de Disparo


S/E

A

S/E

B

S/E

CFalla

Monofásica

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

RECIERRE MONOPOLAR RECIERRE MONOPOLAR NO EXISTOSONO EXISTOSO

S/E

A

S/E

B

S/E

C

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

Falla Despejada


Intento de Recierre


S/E

A

S/E

B

S/E

C

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

S/E

A

S/E

B

S/E

C

Interruptor Cerrado

Interruptor Abierto

La Falla es Permanente


SISTEMAS DE PROTECCION PILOTO SISTEMAS DE PROTECCION PILOTO PARA LAS LINEAS DE TRANSMISIONPARA LAS LINEAS DE TRANSMISION

Un sistema de protección piloto es aquel que cuenta con un canal de comunicaciones entre los dos extremos de una línea. Se utilizan tres clases de canales de comunicaciones que reciben los siguientes nombres:

-Hilo piloto.

-Piloto de corriente portadora.

-Piloto de microondas.

-Fibra óptica.

En la protección con hilo piloto se utiliza un par de alambres telefónicos entre los dos extremos de la línea. En el piloto de corriente portadora se utilizan la línea de transmisión para transmitir información entre las dos subestaciones. En el piloto de microondas el aire es el medio por el cual se envían las señales de un extremo de la línea al otro.

Sistema de Protección PilotoSistema de Protección Piloto

Sistema de Protección Piloto (Cont…)Sistema de Protección Piloto (Cont…)

El objeto de un sistema piloto es determinar con exactitud si una falla es interna o externa a la línea que se está protegiendo. Esta información se puede obtener únicamente si en cada extremo de la línea se conoce la dirección de la corriente (o de la potencia) en los dos extremos de la misma.

A B

G1 G2

F3 F1 F2

Existen dos métodos básicos que utilizan señales o comandos de comunicación para los sistemas de protección:

Sistemas de Protección Piloto Sistemas de Protección Piloto

a. Piloto de Bloqueo: en este caso la señal de mando se envía hacia el otro extremo en caso de falla externa, con la intención de bloquear el disparo en el extremo remoto; la determinación del tipo de falla (interna o externa) se realiza mediante protecciones de distancia o con comparadores de fase.

b. Piloto de Disparo: este requiere para su funcionamiento de la presencia de una señal piloto, para ordenar la apertura del interruptor de la línea.

Hilo Piloto

Onda Portadora

Microondas

Fibra Óptica

Equipos de Teleprotección

ESQUEMA CON HILO PILOTO (PAR TELEFONICO)ESQUEMA CON HILO PILOTO (PAR TELEFONICO)

La bobina de bloqueo, también llamada Trampa de Onda, es un dispositivo destinado a ser instalado en serie en una línea de alta tensión. Su impedancia debe ser despreciable a la frecuencia de la red, de manera de no perturbar la transmisión de Energía, pero debe ser selectivamente elevada en cualquier banda de frecuencia utilizable para la transmisión por onda portadora de datos.

El equipo consiste en un inductor principal, un dispositivo de protección, descargador, y un dispositivo de sintonización

TRAMPA DE ONDATRAMPA DE ONDA

ESQUEMA CON HILO PILOTO (ONDA PORTADORA)ESQUEMA CON HILO PILOTO (ONDA PORTADORA)

EQUIPO DE EQUIPO DE TELEPROTECCIONTELEPROTECCION

ESQUEMAS DE PROTECCION PILOTO ESQUEMAS DE PROTECCION PILOTO

Esquemas de Protección PilotosEsquemas de Protección Pilotos

Utilizando los sistemas de telecomunicaciones, es posible desarrollar diferentes esquemas de protección de distancia, entre los cuales los mas comunes son:

Subalcance permitido (PUTT)La zona 1 tiene un alcance limitado (subalcance) y dispara independientemente de la recepción o no de la señal de comunicación e inmediatamente envía una orden al extremo opuesto de la línea; en el extremo contrario las protecciones ordenan el disparo en aquellos reles cuyos arranques o reles de bajo voltaje se hayan activado.

Es un esquema simple, que proporciona una rápida protección a la línea, quedando protegida la mayor parte de la misma aun ante la indisponibilidad del canal de comunicaciones. Generalmente su tiempo de operación es menor que el retardo de segunda zona, ocurriendo la apertura del extremo contrario entre los 15 o 40 mseg posteriores al envío de la señal de disparo; este es comúnmente empleado para líneas largas.

Esquema de protección Esquema de protección Subalcance Permitido (PUTT)Subalcance Permitido (PUTT)

ZONA 2 C

ZONA 1

ZONA 1

ZONA 2D

B

21

21

A

t

Km. 48 Concepción

EFECTOS DE LA AUSENCIA DEL CANAL DE EN LAS LINEAS EFECTOS DE LA AUSENCIA DEL CANAL DE EN LAS LINEAS COMUNICACIÓN CON ESQUEMA PILOTO DE PROTECCIONCOMUNICACIÓN CON ESQUEMA PILOTO DE PROTECCION

EFECTOS DE LA AUSENCIA DEL CANAL DE EN LAS LINEAS EFECTOS DE LA AUSENCIA DEL CANAL DE EN LAS LINEAS COMUNICACIÓN CON ESQUEMA PILOTO DE PROTECCIONCOMUNICACIÓN CON ESQUEMA PILOTO DE PROTECCION

Km. 48 Concepción

Sobrealcance permitido (POTT)

La zona 1 tiene un alcance extendido (sobrealcance) generalmente ajustada entre 120 % y 150 % de la impedancia de la línea protegida y envía una señal de disparo al recibir una señal al otro extremo de la línea; en el extremo contrario las protecciones ordenan el disparo siempre y cuando su propia zona 1 haya arrancado, por lo cual requiere de la activación de la primera zona de cada uno de los extremos de la línea para ordenar el disparo de la misma.

Este esquema proporciona una rápida protección a la línea completa entre los 15 a 30 mseg por el tiempo de transmisión, pero ante la indisponibilidad del canal de comunicaciones el disparo de la línea se producirá en tiempo de segunda zona.

A

21 ZONA A

EMISIÓN RECEPCIÓN

21ZONA A

B

ZONA A

SEÑAL RECIBIDA DESDE ADISPARO (B)a

ZONA A

SEÑAL RECIBIDA DESDE BDISPARO (A) a

ESQUEMA CONMUTADO

ESQUEMA CONMUTADO

EN EL ESQUEMA COMPLETO NORMALMENTE LA ZONA A SERAREEMPLAZADA POR LA ZONA 2

Esquema de protección Esquema de protección Sobrealcance Permitido (POTT)Sobrealcance Permitido (POTT)

TIPOS DE RELES DE PROTECCIONTIPOS DE RELES DE PROTECCIONEMPLEADOS EN LAS LINEAS DE TRANSMISIONEMPLEADOS EN LAS LINEAS DE TRANSMISION

Reles Electromecánicos:Los cuales disponen de una serie de elementos mecánicos, tales como resortes, bobinas con derivaciones, discos, imanes, etc.; estos reciben los diferentes parámetros eléctricos de la red (corriente o tensión) y responden cuando el valor de ajuste (arranque) previamente establecido es excedido.

Reles Electrónicos:La evolución en el campo de la electrónica dio origen a este nuevo grupo de reles de protección, los cuales disponen de una serie de elementos discretos (transistores, compuertas lógicas, amplificadores, etc.) al igual que los electromecánicos, estos reciben los diferentes parámetros eléctricos de la red (corriente o tensión), los cuales son interpretados por los diferentes dispositivos internos y producen la respuesta correspondiente.

Tipos de Reles de Protección para Líneas de Transmisión:Tipos de Reles de Protección para Líneas de Transmisión:

Protección de Protección de DistanciaDistancia

Rele de Distancia Mho

Rele de Distancia

Rele de SobrecorrienteRele Auxiliar

Rele Auxiliar de Distancia Falla a Tierra

Switch de Control

Lámpara de Señalización Estado del Interruptor

Bloque de Prueba

Esquema Direccional de Esquema Direccional de Sobrecorriente Falla de InterruptorSobrecorriente Falla de Interruptor

Rele Sobrecorriente Falla Interruptor

Rele de Recierre

Rele Auxiliar Temporizado

Rele Auxiliar de Disparo

Rele Direccional de Sobrecorriente

Rele Auxiliar de Disparo Remoto

Rele Auxiliar de Bloqueo de Cierre

Rele Auxiliar de Cierre Remoto

Tipos de Reles de Protección para Líneas de Transmisión:Tipos de Reles de Protección para Líneas de Transmisión:

Reles Numéricos:Los desarrollos en las áreas de micropocesadores y comunicaciones han permitido que surja una nueva clase de protección con una función mas activa, donde es posible ejecutar de manera simultanea las funciones de protección, medición, registro de fallas, secuenciador de eventos y muchas otras. Estos se asemejan a un computador, el cual recibe los diferentes parámetros eléctricos y los interpreta a través de los algoritmos matemáticos para proporcionar una respuesta de alta precisión ante las fallas que se presenten.

Protección Eléctronicas y NúmericasProtección Eléctronicas y Númericas

SELECCIÓN DE LOS PARAMETROS DE SELECCIÓN DE LOS PARAMETROS DE AJUSTE PARA LOS RELES DE PROTECCIONAJUSTE PARA LOS RELES DE PROTECCION

Para la selección de los ajustes de una línea de Transmisión se requiere básicamente:Capacidad del conductor de la línea a proteger: con este nivel de corriente es posible determinar el valor al cual el rele debe comenzar a trabajar, minimizando así los daños a la línea o equipo; a partir de este valor se determina el “Arranque” del rele, el cual puede ser por corriente, por impedancia o ambos. Relación de Transformación: en función del nivel de corriente nominal del equipo a proteger, es posible determinar el valor mas adecuado para la relación de transformación de los CT´s “RCT”, de forma que el mismo proporcione la adecuada sensibilidad para la detección de las fallas y que permita la operación permanente del rele, evitando que por este circulen de forma continua valores de corrientes superiores al nominal.

También es necesario utilizar el valor existente para la relación de transformación de los PT´s “RPT”, el cual no es variable y se utiliza para determinar la impedancia Base.

Selección de los parámetros de Ajustes para los reles de las líneas de Selección de los parámetros de Ajustes para los reles de las líneas de TransmisiónTransmisión.

Impedancia Base: Es el valor de impedancia relacionada con la RCT y RPT para obtener el valor de impedancia secundaria que será ajustada al Rele.

Zsec = Zprimaria x RCT/ RPT

Donde:

Zsec = Impedancia secundaria o equivalente

Zprimaria = Impedancia primaria de la línea (datos característicos).

RCT = Relación de los Transformadores de Corriente

RPT = Relación de los Transformadores de Tensión


Tipo de Rele: esta información es fundamental para la determinación de los parámetros de ajuste a ser colocados y para establecer la coordinación entre los diversos equipos de protección que existan, considerando los tiempos de operación de los mismos.

Formulas de Calculo de los Parámetros : se emplean para la selección de los diferentes parámetros de ajuste, estos varían de un fabricante a otro y tienen un rango limitado especialmente en los equipos de tecnología analógica, es por ello necesario contar con el catalogo técnico de la protección.

Taps o derivaciones de corriente disponibles (TC): este parámetro permite determinar el valor de “Arranque” del rele de protección, en función de la Relación de Transformación que ha sido seleccionada “RCT” y el valor de carga o capacidad seleccionada del equipo a proteger.


Temporización de las Unidades de Medida: En función de los requerimientos de la red y de los resultados de los estudios de estabilidad, se seleccionan los retardos en tiempo para cada una de las unidades de medida, comúnmente se emplean 300 mseg. Para la segunda zona, 600 mseg. Para la tercera zona y entre 800 y 1000 mseg. Para la unidad de “Arranque”, cuando esta aplique.

Impedancia Secundaria: Es el valor de impedancia relacionada con la RCT y RPT para obtener el valor de impedancia secundaria que será ajustada al Rele y la consideración del efecto de fuente intermedia. (Formula de Cálculo e Hipervínculo para mostrar el efecto de fuente intermedia).

Diales de Tiempo o Time Level (TL): Aplica para los reles o unidades direccionales de las protecciones, a partir de estas curvas de operación o diales de tiempo disponibles en los reles, de los niveles de “Arranque” y de los niveles de cortocircuito, es posible seleccionar el valor de ajuste adecuado para garantizar una adecuada selectividad y velocidad en el despeje de las fallas.


CRITERIOS DE AJUSTE PARA CRITERIOS DE AJUSTE PARA LOS RELES DE PROTECCIONLOS RELES DE PROTECCION

Alcances y temporizaciones de las zonas de Protección:

Generalmente las protecciones de distancia tienen entre tres a cinco zonas de protección de las cuales al menos tres son hacia delante, una hacia atrás o reversa y otra programable; también disponen de una zona de arranque, en aquellos casos donde el mismo se hace por impedancia.

Los criterios de ajustes para cada una de estas dependen de cada caso particular, pero generalmente se utilizan los siguientes criterios: • Primera zona: su alcance cubre entre un 80 % y un 85 % de la impedancia de la línea protegida y no se coloca ningún retardo intencional (disparo instantáneo).

• Segunda zona: se ajusta para garantizar la total protección de la línea, así como proveer un respaldo remoto al equipo adyacente; su alcance debe cubrir el 100 % de la línea protegida y una porción (generalmente el 20 %) del equipo adyacente de menor impedancia. Su tiempo de operación oscila entre los 300 a 400 mseg. Con la intención de permitir que las protecciones primarias del equipo remoto despejen la falla.

Criterios de Ajustes para las líneas de TransmisiónCriterios de Ajustes para las líneas de Transmisión

• Tercera zona: comúnmente es empleada como un respaldo a las fallas en la segunda zona o de mayor impedancia (alta Resistencia de falla), se ajustan al 100 % de la línea protegida y una porción (generalmente el 50 %) del equipo adyacente de menor impedancia; al igual que la segunda zona, su operación debe ser temporizada para mantener la coordinación con los tiempos de operación de otros dispositivos, su tiempo de operación oscila entre los 600 y 1000 mseg.

• Unidad de Arranque: comúnmente, las protecciones de impedancia deben cumplir tres condiciones básicas para operar, la medición de la impedancia, la temporización (si aplica) y el arranque; este ultimo permite al rele determinar que ha ocurrido una falla en su área de protección (despierta) y combinado con las otras dos condiciones ordena su operación.

El arranque puede ser por corriente o por impedancia, el primero generalmente se ajusta para cubrir el nivel de cortocircuito en una de las barras remotas y el segundo considera el valor de impedancia equivalente hasta ese punto, la misma no se temporiza; sin embargo, en algunas ocasiones, esta unidad es empleada como un respaldo ante fallas remotas, ajustándose a un valor superior al tiempo de tercera zona y que se encuentra entre los 1000 y 3000 mseg.


• Unidad Instantánea: en aquellas protecciones donde se utilicen los reles de sobrecorriente o direccionales como esquema de respaldo y en la mayoría de los reles numéricos, esta unidad o función se encuentra disponible, la misma es utilizada como un respaldo rápido (sin temporización) a la primera zona y cuyo alcance se coloca hasta un 80% de la línea.

• Recierre: este esquema es comúnmente empleado en las líneas aéreas, tanto por la transitoriedad de las fallas como por el alto grado de exposición que tienen las mismas a los fenómenos externos (árboles, descargas atmosféricas, aves, personas , etc.).

Generalmente se coloca un solo recierre, básicamente por que ante una falla permanente, se reduzcan los daños a la línea o bienes existentes a lo largo de su ruta; su retardo o "tiempo muerto" puede colocarse entre 0 mseg. y varios segundos, entre otras razones para permitir el total despeje del agente causante de la falla, la desionización del medio y la estabilidad del sistema.


• Fallas de Alta Impedancia: cuando se producen fallas directa o solidamente a tierra, la impedancia medida por el rele es prácticamente la impedancia de la línea desde la fuente hasta ese punto; sin embargo, en algunas ocasiones, la línea hace contacto con elementos de alta resistencia que pueden producir un incremento de la componente resistiva medida por el rele y por ende quedar fuera del alcance de las zonas de protección del rele; esta condición debe ser evaluada el comportamiento de una protección al momento de despejar o no una falla.

Como una solución a estos inconvenientes, se acostumbra emplear dispositivos de corriente con direccionalidad y de alta sensibilidad, resultando el más común los reles direccionales de tierra algunos de los cuales cuentan con una confirmación desde el extremo remoto, mediante el uso de equipos de teleprotección.


CASOS ESPECIALESCASOS ESPECIALES

Existen algunas líneas de transmisión cuya configuración o diseño son muy particulares y por ello requieren del empleo o desarrollo de esquemas de protección muy particulares, entre estos se pueden comentar en especial dos casos:

• Líneas Compensadas: En algunos sistemas de potencia, el crecimiento de la demanda y la disponibilidad limitada de recursos económicos, estimulan la necesidad de buscar alternativas técnicas para suplir los requerimientos de energía; es por ello que se diseñaron los sistemas compensados en serie, cuya función básica es incrementar el transporte mayor potencia activa, aprovechado las líneas existentes; esto ultimo se logra mediante una modificación de las impedancias de las mismas a través de la inclusión de bancos de condensadores en serie, los cuales “reducen” la impedancia equivalente de la línea en su porción reactiva, con lo cual se incrementa el flujo de potencia activa.

Esta situación representa un verdadero problema al momento de ajustar los reles de distancia, pues los mismos se colocan en función de un valor “fijo” de impedancia, el cual podría ser el existente con el banco en servicio, pero cuando el mismo se encuentra indisponible la topología de la línea cambia y con ello deberían hacerlo los ajustes

Casos EspecialesCasos Especiales

Líneas en Derivación o T: como una solución rápida y económica para satisfacer una demanda puntual de energía, es una practica “casi” frecuente el tomar una línea de transmisión y hacer una derivación en un punto a lo largo de esta y conectarle un transformador de potencia; si bien es cierto esta acción soluciona un problema, también crea otro en el área de protecciones, pues la selección de los ajustes de los reles de distancia y la coordinación de los dispositivos de sobrecorriente se complica; en este caso es necesario considerar este nuevo tramo de línea para el alcance de los reles de distancia, comprometiendo en algunos casos los criterios de seguridad y selectividad. Por su parte para los reles de sobrecorriente se requiere evaluar detalladamente las contribuciones de las corrientes (en especial las de tierra) ante diferentes contingencias o fallas, de forma que estas no comprometan la selectividad en el despeje de las mismas, en todos sus extremos.

Casos EspecialesCasos Especiales

Configuración en Anillo con Derivación o “T”Configuración en Anillo con Derivación o “T”

RECOMENDACIONES FINALESRECOMENDACIONES FINALES

1. La selección de los ajustes para los reles de protección, son el resultado de un conjunto de evaluaciones, simulaciones dinámicas, análisis y consideraciones técnicas las cuales responderán a las condiciones y configuraciones propias de cada línea, así como de los criterios de operación del sistema. Es por ello que las diferentes fuentes de información empleadas para los mismos deben disponer de una alta precisión y confiabilidad

2. Los sistemas de protección están constitutos por los diferentes elementos que permiten determinar la ocurrencia de una contingencia y garantizan el rápido despeje de la misma; como parte de estos sistemas la red de comunicaciones con sus diferentes elementos desempeñan un rol protagónico, pues la indisponibilidad o funcionamiento inadecuado del mismos compromete la estabilidad del Sistema de Potencia y por ende la calidad y confiabilidad del servicio eléctrico.

Recomendaciones Finales

3. Cuando se presenta una falla, la cual puede involucrar la ruptura de conductores o puntos de amarre (puentes), no necesariamente implica la actuación de los equipos de protección; es por ello que deben evaluarse entre otros aspectos:

• Sobre que superficie cae el conductor (asfalto, cemento, roca, arbustos, etc.).

• El nivel de carga que maneja la línea, la configuración particular de la red para el momento del disturbio, entre otros.

• Las señalizaciones o no de los diferentes equipos de protección, la duración de la falla y los efectos sobre los perfiles de tensión; asi como las condiciones en las cuales se encuentran las fuentes de alimentación a los reles (CT´s, PT´s, Teleprotección, etc).

Todos estos factores influyen de forma directa en la adecuada operación o no de los Sistemas de Protección y es por ello necesario, efectuar todas las acciones necesarias con la intención de garantizar la mayor seguridad en el funcionamiento de cada uno de estos.

Recomendaciones Finales

JULIO 2005

Ing. JIMMY M. VARGAS

GERENCIA COORDINACION TECNICA

PROTECCION DE LINEAS

PROTECCION DE LINEAS (FINAL).ppt

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