2. Inel - Estudio de Coordinación de Protecciones
Coordinación de Protecciones
Coordinación de Protecciones
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
TALLER
ESTUDIO DE COORDINACIÓN
DE PROTECCIONES
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel
inel@inelinc.com
SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (SEP)
http://www.energiaysociedad.es/manenergia/1-1-aspectos-basicos-de-la-electricidad/
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 2
inel@inelinc.com
SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA (SEP)
Los SEP son diseñados para generar energía eléctrica para satisfacer la
demanda de los usuarios y prevenir las demandas futuras.
Los equipos instalados en el SEP deberán ser mantenidos en perfecto
estado de operación.
• Diseño y mantenimiento.
• Controlando para minimizar los efectos
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 3
inel@inelinc.com
¿QUÉ PROTEGEMOS?
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 4
inel@inelinc.com
¿POR QUÉ NECESITAMOS PROTECCIÓN?
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 5
inel@inelinc.com
¿POR QUÉ NECESITAMOS PROTECCIÓN?
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 6
inel@inelinc.com
¿POR QUÉ NECESITAMOS PROTECCIÓN?
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 7
inel@inelinc.com
¿POR QUÉ NECESITAMOS PROTECCIÓN?
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 8
inel@inelinc.com
¿POR QUÉ NECESITAMOS PROTECCIÓN?
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 9
inel@inelinc.com
ORIGEN DE LAS FALLAS
Los SEP normalmente se encuentran operando en condiciones de estado
estacionario. Sin embargo están sujetos a fallas producidas por diversas
causas.
Fallas propias del SEP.
Fenómenos externos.
Errores humanos.
Estudio de Coordinación de Protecciones
© Inel - Diapositiva 10
inel@inelinc.com
FLASHOVER / BACK FLASH OVER
https://www.researchgate.net/publication/224226487_380_kV_Corona_R
ing_Optimization_for_ac_Voltages/figures
https://dbnst.nii.ac.jp/view_image/4488/9277?height=873&width=728
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 11
NECESIDAD DE LOS SISTEMAS DE
PROTECCIÓN
Proteger a las personas.
Minimizar el daño al equipamiento.
Protección ante sobrecargas.
Aislar la zona de falla.
Incrementar la estabilidad del sistema.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 12
OBJETIVOS BÁSICOS DE LOS SISTEMAS
PROTECCIÓN
1. Confiabilidad: Seguridad que la protección actuará correctamente.
2. Selectividad: Máxima continuidad del servicio con las
desconexiones mínimas en el sistema.
3. Velocidad: Mínima duración de la falla.
4. Simplicidad: Mínimos equipos de protección y circuitos asociados
para lograr los objetivos.
5. Economía: Máxima protección al mínimo costo total.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 13
OTROS TÉRMINOS USADOS
Seguridad: Capacidad de no actuar cuando no es necesario.
Sensibilidad: Es la capacidad de detectar una falla por muy
pequeña que sea.
Capacidad de registro: Capacidad de almacenar información
relativa a la falla.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 14
VELOCIDAD, SELECTIVIDAD,
CONFIABILIDAD
La protección debe:
Detectar una condición anormal en el sistema
Actuar rápidamente
Responder apropiadamente
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 15
VELOCIDAD, SELECTIVIDAD,
CONFIABILIDAD
No es tan fácil como parece:
¿Cómo detectamos algo que sucede a kilómetros?
¿Cómo reaccionamos lo suficientemente rápido? La electricidad viaja
prácticamente a la velocidad de la luz.
¿Cómo nos aseguramos que la acción de respuesta sea la correcta? Una
respuesta inadecuada puede agravar la condición anormal.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 16
PROTECCIÓN PRINCIPAL Y SECUNDARIA
Requisitos mínimos para los sistemas de protección del SEIN (http://www.coes.org.pe/portal/)
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 17
COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE
PROTECCIÓN
Relé de Protección.
Interruptor de Potencia.
Transformadores de Tensión y de Corriente.
Comunicaciones.
Servicios auxiliares.
Otros.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 18
COMPONENTES DE LOS SISTEMAS DE
PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 19
¿CÓMO HACER LAS APLICACIONES
CORRECTAMENTE?
1. Ingeniería
• Zonas de protección, estudios de fallas, diseños esquemáticos
• Ajustes de los relés y lógicas
2. Construcción y Puesta en Servicio
• Pruebas de funcionamiento.
• Calibración de relés.
• Pruebas Funcionales
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 20
¿CÓMO HACER LAS APLICACIONES
CORRECTAMENTE?
3. Mantenimiento
• Lecturas periódicas en servicio, pruebas del relé, verificaciones de disparo,
monitoreo y mantenimiento de interruptores, mantenimiento del sistema de
batería.
• Análisis de Eventos.
• Verificación de ajustes.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 21
COMO NO HACERLO CORRECTAMENTE
https://youtu.be/kVXi_0H_ZzM
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 22
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 23
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 24
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 25
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 26
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 27
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 28
ZONAS DE PROTECCIÓN
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 29
COORDINACIÓN Y RESPALDO
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 30
COORDINACIÓN Y RESPALDO
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 31
COORDINACIÓN Y RESPALDO
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 32
COORDINACIÓN Y RESPALDO
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 33
ZONAS DE PROTECCIÓN
https://dbnst.nii.ac.jp/view_image/4488/9277?height=873&width=728
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 34
RELÉS DE PROTECCIÓN
Evolución Histórica
Relés Electromecánicos.
Relés de Estado Sólido.
Relés Digitales.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 35
RELÉS DE PROTECCIÓN
https://www.researchgate.net/publication/268504941_A_review_on_protective_relays'_developments_and_trends
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 36
TIPOS DE FALLAS
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 37
ANÁLISIS DE OSCILOGRAFÍAS
https://www.omicronenergy.com/es/productos/transview/
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 38
TRANSFORMADORES
DE
INSTRUMENTACIÓN
• Término estándar usado para los transformadores de corriente y tensión.
• Representan elementos extremadamente importantes para las
Protecciones Eléctricas.
• La selección inadecuada de sus características puede conducir a una
protección inadecuada de la red.
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 39
TRANSFORMADORES
DE
INSTRUMENTACIÓN
Carga
i 1 w 1 = i 2 w 2
Φ
w 1
w 2
Φ
w 1
i 1
u 1
u 1
w 1
= u 2
w 2
w 2
u 2
i 2
Relé de Protección
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 40
DIAGRAMA DEL TIEMPO DE DESPEJE DE
FALLA
Corriente
t
Tiempo del Relé Tiempo de mando Tiempo de extinción de arco
Tiempo del interruptor
Tiempo de despeje de falla
Inicio de la falla
https://www.youtube.com/watch?v=Tc_0kJiWMbE
Despeje de la falla
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 41
RELÉ DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO
INVERSO (51) – ACTUALIDAD
t
T OP =
A
( I OP
I pickup
) B −C
+ D Dial
E
T OP
I pickup
Dial
Ajustes:
Curva: A, B, C ,D ,E
I pickup : Corriente de arranque
Dial
I pickup
I OP
I
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 42
CARACTERÍSTICAS SEGÚN IEC
Característica Constantes Ecuación
Normalmente Inverso
Normally Inverse
NI
A = 0.14, B = 0.02, C
= 1, D = 0, E = 1
t =
0.14
( I
I p
) 0.02 −1
∙ D [s]
Muy Inversa
Very Inverse
VI
A = 13.5, B = 1, C = 1, D
= 0, E = 1
t = 13.5
( I ∙ D [s]
)
I 2 −1
p
Extramadamente Inversa
Extremely Inverse
EI
A = 80, B = 2, C = 1, D
= 0, E = 1
t = 80
( I ∙ D [s]
I
) 2 −1
p
Inversa de larga duración
Long time Inverse
LI
A = 120, B = 1, C = 1, D
= 0, E = 1
t = 120
( I ∙ D [s]
I
) 2 −1
p
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 43
CARACTERÍSTICAS SEGÚN IEEE/ANSI
Característica Constantes Ecuación
Normalmente Inverso
Normally Inverse
NI
A = 44.67, B
= 2.0938, C = 1, D
= 0.8983, E = 5
t =
8.9341
( I + 0.17966 ∙ D[s]
I
) 2.0938 −1
p
Muy Inversa
Very Inverse
Extramadamente Inversa
Extremely Inverse
Inversa de larga duración
Long time Inverse
VI A = 19.61, B = 2, C =
1, D = 0.491, E =5
EI A = 28.2, B = 2, C =
1, D = 0.1217, E =5
LI A = 28.07, B = 2, C =
1, D = 10.9296, E =5
t = 3.922
( I + 0.0982 ∙ D[s]
)
I 2 −1
p
t = 5.64
( I + 0.02434 ∙ D[s]
I
) 2 −1
p
t = 5.6143
( I + 2.18592 ∙ D[s]
I
) 2 −1
p
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 44
APLICACIONES
https://circuitglobe.com/overcurrent-relay.html
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 45
COORDINACIÓN DE RELÉS DE TIEMPO
INVERSO
https://www.coursehero.com/file/24060238/169663212-Power-System-Protection-Fundamentalpdf/
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 46
NECESIDAD DEL ELEMENTO
DIRECCIONAL
2
1
F1
4
3
F2
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 47
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE
DIRECCIONAL - EJEMPLO
http://electrical-friend.blogspot.com/2017/11/directional-over-current-relay-maximum.html
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 48
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE
DIRECCIONAL - EJEMPLO
http://electrical-friend.blogspot.com/2017/11/directional-over-current-relay-maximum.html
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 49
PROTECCIÓN DE SOBRECORRIENTE
DIRECCIONAL - PRINCIPIO
https://www.coursehero.com/file/24060238/169663212-Power-System-Protection-Fundamentalpdf/
Sistemas Eléctricos de Potencia - Avanzado 50
PROTECCIÓN DE DISTANCIA -
INTRODUCCIÓN
t
t 1
I f1
I
t
t 2 > t 1
• El relé de sobrecorriente requiere
reajuste periódico.
I f2 < I f1
I
Sistemas Eléctricos de Potencia 51
PROTECCIÓN DE DISTANCIA – AJUSTE
DEL RELÉ
TC: 500/1 A.
TT: 220/110 V.
തV P
തV P
തV S
ҧ
ҧ I P
Se ajusta en valores
secundarios.
I S
Sistemas Eléctricos de Potencia 52
Z s = I P/I s
Z
V P /V P
s
https://www.coursehero.com/file/24060238/169663212-Power-System-Protection-Fundamentalpdf/
PROTECCIÓN DE DISTANCIA –
CARACTERÍSTICAS
X
X
X
R
R
R
Característica de admitancia o mho
Característica poligonal o cuadrilateral
X
Característica de impedancia
X
R
R
Característica de reactancia
Característica lenticular
Sistemas Eléctricos de Potencia 53
PROTECCIÓN DE DISTANCIA –
APLICACIONES SEGÚN CARACTERÍSTICA
Líneas Cortas
La característica mho no puede ver una
falla con resistencia.
Una manera de determinar si la línea es
corta, mediana o larga es mediante el SIR:
• Líneas cortas (SIR > 4).
• Líneas medianas (0.5 < SIR < 4).
• Líneas largas (SIR < 0.5).
https://https://www.slideshare.net/lankeshdb/lineprotection-basics-june2008/
SIR = Z S
Z L
Sistemas Eléctricos de Potencia 54
PROTECCIÓN DE DISTANCIA –
APLICACIONES SEGÚN CARACTERÍSTICA
Líneas largas
Se pueden usar ambas características.
https://https://www.slideshare.net/lankeshdb/lineprotection-basics-june2008/
Sistemas Eléctricos de Potencia 55
PROTECCIÓN DE DISTANCIA – AJUSTES
Z3, t3
A
Z1, t1
Z2, t2
B
Zr, tr
Zbefore
Zline
Znext
Z3, t3
Zr, tr
Z2, t2
Z1, t1
Z 1 = 80%Z line
Z 2 = 120%Z line
Z 3 = 120%(Z line + Z next )
Z 4 = 20%Z before
t 1 = 0.0 s
t 2 = 0.4 s
t 3 = (0.8 − 1.0) s
t 4 = (1.5 − 2.0)s
Sistemas Eléctricos de Potencia 56