Sistemas de protección, redes...

Sistemas de protección, redes AT

Universidad de Sevilla

Guillermo Nicolau González - febrero, 2013

Topologías redes AT

3 Guillermo Nicolau González – febrero, 2013

Sistema eléctrico de potencia peninsular

NIVELES DE TENSIÓN

TRANSPORTE: 400kV, 220 kV

DISTRIBUCIÓN MALLADA: HV1, HV1, HV3 (132 ÷ 45 kV)

MV (MEDIA TENSIÓN): 10, 11, 15, 20, 25, 30 kV

INT

ER

CO

NE

XIO

NE

S

PE

NIN

SU

LA

RE

S


Interconexiones sistemas de transporte y distribución

mallada AT (1)


Interconexiones sistemas de transporte y distribución

mallada AT (2)


Generadores: conexiones a sistemas de transporte y

distribución mallada AT


Transformadores / Auto – transformadores

interconexión transporte – distribución mallada AT


Transformadores transporte / MT, distribución mallada

AT/MT

Principios de funcionamiento


Falta a tierra, 110 kV: formas de onda y tiempo

de eliminación


Postulado principal

Detección y eliminación del

cortocircuito, en el mínimo

tiempo posible, desconectando

exclusivamente los interruptores

más cercanos que energicen el

defecto.


Protección diferencial: principios de operación

ANSI 87


Protección diferencial: errores en la medida, debidos a

TT/I no ideales e intensidades capacitivas


Protección diferencial: función característica para

operación estable

2;

'

'

SS

pSSd

IIIIII

nº de veces Inom

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 1 2 3 4 5 6 7 8

I fren

I dif

dI

pI

DISPARO

REPOSO


Protección diferencial: diagrama operativo


Relé diferencial, circuito AT: comunicaciones mediante

fibra óptica directa y dedicada

Aplicación en líneas aéreas y circuitos subterráneos

• Actuación instantánea: típicamente < 100 ms (tiempo total de eliminación);

• Dependencia total enlace telecomunicaciones; in caso de indisponibilidad:

• Bloqueo total función diferencial:

• Disparo no selectivo al sobrepasar umbral de intensidad

• Precisa protección de respaldo;

• Cables subterráneos: disparo definitivo (sin reconexión automática);

• Líneas aéreas: reconexión automática monofásica / trifásica.

ANSI: 87L


Diferencial barra simple, ausencia de cortocircuito

ANSI: 87B


Diferencial barra simple, cortocircuito en zona

protegida


Diferencial doble barra con acoplamiento trasversal,

ausencia de cortocircuito

Variables requeridas: intensidades de posición y topología (conexión a barras 1 o a barras 2 por seccionadores)



cortocircuito en barras 1

Escenario previo: interruptor de acoplamiento cerrado, cada posición conectada a una única barra.

Cortocircuito en barras 1: desconexión de acoplamiento y de todos los terminales conectados a barras 1



cortocircuito en barras 2

Escenario previo: interruptor de acoplamiento cerrado, cada posición conectada a una única barra.

Cortocircuito en barras 2: desconexión de acoplamiento y de todos los terminales conectados a barras 2



cortocircuito y barras unidas por seccionador

Escenario previo: acoplamiento cerrado, una posición conectada a sendas barras mediante seccionadores (línea

discontinua roja), resto de posiciones conectadas a una única barra;

Cortocircuito: deben desconectarse totalidad de interruptores para desenergizar cortocircuito


Relé diferencial no numérico, aplicación en

transformador AT/MT: ausencia de cortocircuito

MTAT

PMTPAT

PMTPMTPATPAT

ITTITT

II

IIII

//

;

;

,,

,,,,

Los TT/I auxiliares deben compensar:

• Diferencias de amplitud y fase entre devanado AT y MT;

• Diferencia de relación entre TT/I AT y MT

En ausencia de falta entre TT/I:

;

;

,',

,',',,

SATSAT

SMTSMTSATSAT

II

IIII

ANSI: 87T


Relé diferencial numérico, aplicación en transformador

AT/MT: ausencia de cortocircuito

El usuario puede configurar, en este tipo de relés:

• Grupo de conexión transformador (YY, DD, YD, DY) y puesta a tierra neutro;

• Relación de transformación (N1/N2);

• Ángulos entre intensidad AT y MT;

• Relación de TT/I

evitando así instalación de TT/I auxiliares


Relé de distancia: cableado en aplicación

circuito AT

ANSI: 21


• Cortocircuito franco monofásico, fase A:

• Cortocircuito franco bifásico, fases (A – B), entre fases o entre fases y tierra:

• Cortocircuito franco trifásico:

Relé de distancia: cálculos vs. tipo de cortocircuito

1

10N1

Y,NNY,A

Y,A

Y,11

X,NNX,A

X,A

X,1Z3

ZZkZ1

IkI

VZZ

IkI

VZ

1212 1 ZII

VVZZ

II

VVZ

Y,BY,A

Y,BY,A

Y,

X,BX,A

X,BX,A

X,

1111 1 Z)(I

V

I

V

I

VZZ

I

V

I

V

I

VZ

Y,C

Y,C

Y,B

Y,B

Y,A

Y,A

Y,

X,C

X,C

X,B

X,B

X,A

X,A

X,

L: longitud; asúmanse (Z1; Z0) distribuidas de forma homogénea a lo largo del circuito


Relé de distancia: lugar geométrico de operación en

plano complejo

L

L

R

Xtg

,1

,11


Relé de distancia, circuitos AT: alcances, tiempos de

operación y protección de apoyo

Impedancia circuito SE 1 - SE 2: Z12



Asúmase Z23 < Z24

Ajustes y alcances típicos:

• Zona 1: 0,8·Z12

• Zona 2: Z12 + 0,5·Z23

• Zona 3: Z12 + Z24


Relé de distancia, circuitos AT: esquema de

sobrealcance permisivo en zona 2

Emisión: medida en Zona 1 (en algunos casos, medida en Zona 1 o Zona 2);

Temporización al disparo:

• Zona 1, t = 0;

• Zona 2 + recepción, t = 0; Zona 2 sin recepción, t = 0,4 … 0,5 s

• Zona 3, t = 0,8 … 1 s


Relé de distancia, circuitos AT: esquema de

sobrealcance permisivo en zona 1

Esquema recomendado cuando la impedancia del circuito protegido resulta inferior (o próxima) al

mínimo ajuste permitido en el relé.

Emisión: Medida en Zona 1;

Temporización al disparo:

• Zona 1 + recepción, t = 0; Zona 1 sin recepción, t = 0,2 s

• Zona 2, t = 0,4 … 0,5 s

• Zona 3, t = 0,8 … 1 s


Sobreintensidad de neutro direccional, circuitos AT:

esquema de conexionado

Faltas resistivas a tierra, en ausencia de relé diferencial.

Este tipo de faltas, en ocasiones, se sitúan externas a la característica de distancia

ANSI: 67N



principio de operación

Falta monofásica a tierra:

000000 33 ZIVziv

Relación angular:

000 ZVI

Diagrama de operación angular

00 VI

0Z



curva intensidad / tiempo

1

02,0

ajI

I

ktEcuación de disparo para falta en circuito protegido.

Punto de paso: 0,6 s, falta franca a tierra final circuito


Relé contra fallo interruptor: conexionado y principios

de operación

Escenario:

• Posición en falta;

• Las protecciones de la posición han ordenado desconexión del interruptor;

• Interruptor no abre o no corta el arco (p.e., por fallo interno);

Tras 200 ms, el relé contra fallo interruptor repite orden de apertura al interruptor y a todos los

interruptores conectados en la misma barra. En algunas aplicaciones, emite teledisparo

incondicional al extremo remoto.

ANSI: 50S-62

0,1

1

10

0,1 1 10 100

nº veces Iaj

t, s


Relé contra fallo interruptor, operación en barra simple


Relé contra fallo interruptor, operación en doble barra

con acoplamiento. Teledisparo al extremo remoto

Equipamiento


Circuito AT

21: DISTANCIA; 87: DIFERENCIAL; 67N: DIRECCIONAL DE SOBREINTENSIDAD DE NEUTRO; 49: IMAGEN TÉRMICA

(CABLES SUBTERRÁNEOS); 87B: DIFERENCIAL DE BARRAS; 50S-62: FALLO DE INTERRUPTOR; 79:

RECONECTADOR AUTOMÁTICO; 25:COMPROBACIÓN DE SINCRONISMO


Transformador AT/MT

87T: DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR; 51: SOBREINTENSIDAD A TIEMPO INVERSO; 87B: DIFERENCIAL DE

BARRAS; 50S-62: FALLO INTERRUPTOR; 51G: SOBREINTENSIDAD DE NEUTRO A TIEMPO INVERSO; 49G:

IMAGEN TÉRMICA, IMPEDANCIA PUESTA A TIERRA NEUTRO


Transformador AT1/AT2

21: DISTANCIA; 87T: DIFERENCIAL DE TRANSFORMADOR; 51: SOBREINTENSIDAD A TIEMPO INVERSO; 87B:

DIFERENCIAL DE BARRAS; 50S-62: FALLO INTERRUPTOR


Barras AT

87B: DIFERENCIAL DE BARRAS; 21: DISTANCIA (ZONAS DIRECCIÓN BARRAS, “TACÓN” O “REVERSE”)

Tiempos de eliminación


Nuevos márgenes de coordinación en redes

malladas AT: Δt = 200 ms



malladas AT: detallado escalones (1)

• Instantáneo: protecciones principales

– Barras AT: 87B

– Circuitos AT: 87L, 21(Zona 1, Zona 2 acelerada)

– TTRR AT1/AT2, TTRR AT/MT: 87T

• 0,2 s:

– 21 acoplamiento, Zona 1

• Faltas en barras AT, 87B indisponible (puede ser

actuación en apoyo)

• Actuación en apoyo: faltas en fracción Zona 1

posiciones, protección principal indisponible

– 50S-62

• Fallo interruptor tras actuación protecciones principales

posición




• 0,4 s:

– 21 circuitos, Zona 2

• Falta en 20% final circuito protegido, aceleración

indisponible (puede ser en apoyo)

• Actuación en apoyo, faltas en barras / posiciones

remotas, con relés indisponibles

– 21 TTRR AT1/AT2, Zona 1

• Falta en barras donde conecte devanado TR, 87B

indisponible (puede ser en apoyo)

• Actuación en apoyo, faltas en fracción Zona 1

posiciones donde conecte devanado TR, relés

indisponibles




• 0,6 s, 21 acoplamiento, Zona 2

– Actuación en apoyo, faltas en posiciones

conectadas en idénticas barras, relés

indisponibles

• 0,8 s, 21 circuitos Zona 3

– Actuación en apoyo, falta en posiciones

conectadas en embarrados remotos, relés

indisponibles

Sistemas de protección, redes...

Documents

Transcript of Sistemas de protección, redes...