coordinaciÓn de protecciones en redes de distribuciÓn
DESCRIPTION
COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN REDES DE DISTRIBUCIÓN. SUBGERENCIA DE DISTRIBUCIÓN DIVISIÓN DE DISTRIBUCIÓN ORIENTE DEPARTAMENTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMINETO ( May 2013). CONTENIDO. Sistemas de Distribución. Subestación Eléctrica Naturaleza de las fallas - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN REDES DE DISTRIBUCIÓN
SUBGERENCIA DE DISTRIBUCIÓNDIVISIÓN DE DISTRIBUCIÓN ORIENTE
DEPARTAMENTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMINETO
(May 2013)
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
CONTENIDO
Sistemas de Distribución.Subestación EléctricaNaturaleza de las fallasIdentificación de dispositivosCoordinación de Dispositivos de Protección
2
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
SISTEMAS DE DISTRIBUCION
A) Sistemas de GeneraciónB) Sistemas de TransmisiónC) Sistemas de Distribución:
a)Líneas de subtransmisiónb) Subestaciones de distribuciónc) Circuitos de media tensiónd) Transformadores de distribucióne) Circuitos secundariosf) Acometidas
3
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
SISTEMA ELÉCTRICO
4
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
SISTEMAS DE DISTRIBUCION ...
5
CLASIFICACION DE TENSIÓN
COMPONENTE DEL SISTEMA
TENSIÓN NOMINAL KV
PREFERENTE RESTRINGIDA CONGELADA
BAJA TENSIÓN MENOR DE 1 KV
ACOMETIDAS Y CIRCUITOS
SECUNDARIOS
0.120.1270.2200.240
MEDIA TENSIÓNMAYOR A 1 KV Y MENOR A 35 KV
CIRCUITOS DE DISTRIBUCIÓN
13.823
34.5
2.44.46.911.820
ALTA TENSIÓN MAYOR A 35 KV Y MENOR A 230 KV
LINEAS DE ALTA TENSION
69115 85
138
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Esta constituida por equipos y dispositivos, que modifican y controlan algunas características de la potencia eléctrica como son: Voltaje, Corriente, Factor de Potencia, Etc.
Elementos principales:Transformador ApartarrayosInterruptor de potencia
Tableros de Banco de Baterías control
Capacitores Cuchillas
Transf. de instrumentos6
SUBESTACIÓN ELÉCTRICA
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 7
Elementos secundarios:
Cables de control
Alumbrado
Estructura
Herrajes
Sistema de Tierras
Trincheras
SUBESTACIÓN ELÉCTRICA
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
NATURALEZA DE LAS FALLAS Fallas Transitorias:
Son aquellas donde la perdida de aislamiento de los elementos del sistema sometidos a tensión eléctrica, es momentánea, es decir, que se trata de aislamientos del tipo recuperable. Entre el 80-95 % del total de las fallas son de naturaleza transitoria.
8
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Fallas Permanentes:Son aquellas donde la pérdida de aislamiento
del elemento fallado es permanente, estas requieren reparación, mantenimiento o reposición del equipo.
9
NATURALEZA DE LAS FALLAS
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
INTENTOS DE RECONECTAR LA CARGA
10
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 11
TIU (Tiempo de Interrupción por Usuario) Comportamiento Mensual Acumulado
Divisional
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
min
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 12
TIU (Tiempo de Interrupción por Usuario)Valor Acumulado por Causa
Rama o
Árbol
s/linea
Ani-male
s
Contamina..
.
Prop.
Falla
aj.
a CFE
Falla
CCF
Corro-si
ón0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
min
Periodo: Ene-Abr 2013
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
FILOSOFÍA DE LAS PROTECCIONES
13
La función primordial de un equipo o dispositivo de protección es la de desconectar rápidamente cualquier elemento de un sistema eléctrico que sufra un corto circuito, sobrecarga o que empiece a operar en una forma anormal que pudiera causar daño o interferir con la operación efectiva del resto del sistema.
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
ESTUDIO DE COORDINACIÓN
La coordinación de protecciones de sobrecorriente consiste en un estudio organizado tiempo – corriente de todos los dispositivos en serie desde la carga hasta la fuente. Este estudio es una comparación del tiempo que toma cada uno de los dispositivos individuales para operar cuando ciertos niveles de corriente normal o anormal pasa a través de los dispositivos de protección.
14
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
DE LA PROTECCIÓNLas características que se deben considerar durante el diseño y coordinación de las protecciones que definen un diseño eficiente del esquema de protecciones de cada sistema eléctrico son:
SensibilidadConfiabilidad
SelectividadSimplicidad
VelocidadEconomía.
15
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
ZONAS DE PROTECCIÓN:
Se definen como el área de cobertura de un dispositivo de protección, el cual protege uno o más componentes del sistema eléctrico en cualquier situación anormal o falla que se presente
16
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
a)Líneas de alta tensiónb)Barras de alta tensiónc)Transformadores de potenciad)Barras y circuito de media
tensióne)Circuitos de distribuciónf)Transformadores de
distribución, circuitos
g)secundarios y acometidas.17
ZONAS DE PROTECCIÓN:
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Las zonas de protección se disponen de manera que se traslapen para que ninguna parte del sistema quede sin protección.
La protección primaria es la primera línea de defensa, mientras que la protección de respaldo solo actúa cuando falla la protección primaria.
18
ZONAS DE PROTECCIÓN:
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 19
La protección primaria opera para disparar el dispositivo de protección más cercano al componente fallado, haciendo posible que sedesconecte únicamente el elemento con falla.El respaldo se define como la protección que opera independientemente de un componente específico en el sistema de protección primaria, quizás duplique la protección Primaria o solo opere si la protección primaria falla o está temporalmente
PROTECCIÓN PRIMARIA
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
SISTEMAS DE DISTRIBUCION ...
20
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
RELEVADOR
Es un Dispositivo que sensa de manera constante las condiciones del Sistema de Potencia y causa un cambio abrupto en su circuito de control, esto hace operar un interruptor de potencia que corta la continuidad de la energia. Lo anterior sucede cuando las condiciones normales del sistema se ven afectadas por una condición anormal o de falla.
21
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 22
El "pick up" de un relevador es el valor mínimo de la cantidad actuante (corriente o voltaje), con el que empieza a operar.
RELEVADOR
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 23
TIEMPO
CORRIENTE DE FALLA
CARACTERISTICA DE OPERACIÓN DE UN RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
INVERSIDAD DE LAS CURVAS
24
TIEMPO
MULTIPLOS DE TAP
Extremadamente inverso
Muy inverso
Inverso
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
IDENTIFICACION DE DISPOSITIVOS
25
NÚMEROS Y FUNCIONES DE LOS DISPOSITIVOSNUMERO IDENTIFICACION
50 Relé de sobrecorriente instantánea51 Relé de sobrecorriente de tiempo52 Interruptor de corriente alterna59 Relé de sobre voltaje60 Relé de balance de voltaje61 Relé de balance de corriente62 Relé de tiempo retardado para arranque o apertura63 Relé de presión (Buchholz)64 Relé de proteccion a tierra67 Relé direccional de sobrecorriente
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
IDENTIFICACION DE DISPOSITIVOS ...
26
NÚMEROS Y FUNCIONES DE LOS DISPOSITIVOS
NUMERO IDENTIFICACION79 Relé de recierre.81 Relé de frecuencia85 Rele receptor de carrier86 Relé auxiliar de bloqueo87 Relevador de protección diferencial.89 switch de linea94 Relé de disparo.
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
PROTECCIONES Y ALARMAS DE BANCO
27
51HT
87T
63B
63P
49T
51T
51NT
86T
50/51
50/51
49Q71Q
SOLO ALARMAS
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
CRITERIO BASICO PARA S.E.
Para el Transformador de potencia con esquemas 51HT, 51NT y 51BT/51NBT:51HT y 51BTTAP: Se ajusta al 200% de la capacidad
OA del banco ó al 120% de la capacidad FOA2.
51HT de 1seg a 800mseg.51BT de 500 a 700mseg.
.
28
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
51NT y 51NBTTAP : Se ajusta del 30% al 40% de
desbalance de carga del banco51NT 1seg A 800mseg.51NBT de 500 a 700mseg.CIRCUITO 0.3seg + INST.
29
CRITERIO BASICO PARA S.E.
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Los factores para la aplicación apropiada del equipo de protección:
Distancia y calibres de conductores a lo largo del circuito que se desea proteger.
Voltaje del sistema.Corrientes normales de carga. Niveles de falla máxima y mínimos en los
puntos que se desean proteger. Valores mínimos de operación.Características operativas y secuencia
seleccionada en los equipos de protección.
30
LINEAMINETOS BÁSICOS
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
A) Esquemas de protección Relevador - Relevador
Esquemas de protección para una subestación de distribución con un Transformador de Potencia mayor de 10 MVA e Interruptores de circuito
31
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
B) Esquemas de protección Fusible - Relevador Para las subestaciones en las cuales sus bancos
de transformación tienen una capacidad entre 7.5 y menor de 10 MVA’S. Son los fusibles de potencia los que realmente protegen al transformador y lo aíslan en caso de falla.
32
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
C) Esquemas de protección Fusible – Relevador – Restaurador
Las subestaciones que utilizan este arreglo de protección, podemos decir que son del tipo rural y su uso se limita a la protección de transformadores con capacidades menores de 7.5 MVA’S.
33
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Podemos distinguir tres tipos básico de alimentadores primarios :
Tipo rural .- Con dos tipos carga, la que alimenta pequeños poblados cuya carga se caracteriza por motores chicos ( bombas, molinos, pequeñas industrias) y alumbrado y la que alimenta grandes sistemas de bombeo.
Tipo urbano.- aquel que tiene carga de alumbrado y grandes comercios y pequeñas industrias.
Tipo industrial.- Urbano o rural que se caracteriza por grandes consumos de energía y por grandes motores.
34
ALIMENTADORES PRIMARIOS
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Fusible .- Dispositivo de protección contra sobrecorrientes, con dos curvas características de operación.
MMT: Mínimo tiempo de fusión, tiempo en el cual el fusible comenzará a fundirse.
35
DISPOSITIVOS Y EQUIPOS ELECTRICOS EN MEDIA TENSIÓN.
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
MCT: Máximo tiempo de limpieza, tiempo total en el que el fusible interrumpe la circulación de corriente. Los fusibles más utilizados en redes de distribución son los de curva característica tipo “K” y “T”
36
DISPOSITIVOS Y EQUIPOS ELECTRICOS EN MEDIA TENSIÓN.
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
El restaurador es un equipo habilitado para sensibilizar e interrumpir en un tiempo determinado sobrecorrientes en un circuito debidas a la eventualidad de una falla, así como efectuar recierres automáticamente re-energizando el circuito.
37
DISPOSITIVOS Y EQUIPOS ELECTRICOS EN MEDIA TENSIÓN.
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Interruptor - Interruptor
Debe existir una coordinación mínima de 0.3 a 0.4 segundos entre ambas protecciones para la máxima corriente de corto circuito.
38
CRITERIO DE COORDINACIÓN
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Relevador - Restaurador
39
CRITERIO DE COORDINACIÓN
Debe existir una coordinación mínima de 0.3 a 0.4 segundos entre ambas protecciones para la máxima corriente de corto circuito común a ambos equipos.
t (seg)
I (A)Icc max.
t1 t2
∆t0.3 seg
52
Acumulada del RestauradorNo. A + No. B
No. A = No. operaciones rápidasNo. B = No. operaciones lentas
B
A
t2 ≤ 0.9 t1
Icc max.
50 51
52
R
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 40
CRITERIO DE COORDINACIÓN
Debe existir un margen mínimo en tiempo de coordinación de cuando menos 0.3 y 0.4 segundos entre la curva MCT del fusible y la característica del relevador para la máxima corriente de cortocircuito.
Relevador - Fusiblet (seg)
I (A)
0.3 – 0.4 seg
52
MMT
50 51
52
MCT
IccD
IccBIccC
IccA
IccAIccBIccC
51
50
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 41
CRITERIO DE COORDINACIÓN
Se requiere un margen de tiempo mayor de 0.2 segundos entre sus curvas características tiempo-corriente para la máxima corriente de falla común a ambos dispositivos.
Restaurador - Restauradort (seg)
I (A)Icc max.
∆t > 0.2 seg
R1
R2
Icc max.
R1
R2
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 42
CRITERIO DE COORDINACIÓN
a. El punto máximo de coordinación para una corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos se tiene en la intersección de la curva rápida del restaurador (corregida por un factor K1) con la característica MMT del fusible.
b. El punto mínimo de coordinación para una corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos se tiene en la intersección de la característica MCT del fusible con la curva lenta del restaurador.
Restaurador – Fusible
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 43
CRITERIO DE COORDINACIÓN
El factor K1 para compensar el efecto calentamiento-enfriamiento sufrido por el fusible debido a las operaciones rápidas de disparo y recierre del restaurador.
Restaurador – Fusible
t (seg)
I (A)
B
MMTR
MCT
Icc max
Rc
A
Desplazamiento de la curva:
AxK1
I1 I2
Rc = Rango de coordinaciónIcc max < I2Icc min > I1
Icc min
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 44
CRITERIO DE COORDINACIÓN
Debe existir un margen mínimo en tiempo de coordinación del 25 % del tiempo de la MMT del fusible de respaldo, entre esta y la MCT del fusible delantero o primario.
Fusible-Fusible
t (seg)
I (A)Icc max
MMT
MCTt1max F2
F1
Iccmax
Iccmin
F1
F2
t2max
t1 ≤ 0.75 t2
Icc min
t2min
t1min
MMT
MCT
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
CALCULO DE CORTO CIRCUITO
45
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
DIAGRAMA CON CORTO CIRCUITO
46
COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDADDIVISION ORIENTE
ZONA PAPALOAPANDIAGRAMA DE CORTOCIRCUITO
RDC 4010 RODRIGUEZ CLARA
C0001
ICircuito
RDC-4010
C0003
PR008LA
GLORIETA
F0019LA GANADERA
E0001LA TIAN.A.
R0001F0114
ANGOSTURAF0006 LIBERTAD N.A
T0001
F0045 LOMA
SERRAN
F0121EL MIRADOR
F0074PABLO .SIDAR
F0081JIMBA
F0111HUAYACANES
BANCO300 KVAR
FIJO
F0077PABLO . SIDAR (SANANTONIO)
F0120GUADALUPE
CASTRO
F0119LAS
CANOAS
F0123 F0097
F0098
F0118
F0103
F0106
F0104
F0124 SAN ANTONIO
E0004 F0109
F0059EL PANTEON
F0088LOS
TIGRES
F0047DERIV.
SANTA ROSA
F0050PASO LIMON
F0051CAFETAL
F0052EMILIANOZAPATA
F0053EL MAGUIAL
F0048SAN
LORENZO
F0122 SANTA ROSA
F0083LA GLORIA DE COAPAN
SW
PE002MATA BEJ UCO
ENLACE ISL-4020
F0061
F0065 DIAZ
MIRON
F0057 COL SAN PABLO
F0046COL. MATA
BEJUCO
F0060COL. FELICIANO
CEBALLOS
F0093
C0002
16572271
11181685
9881514
9521449
8261281
852
13277311148
8631343
7911242
388593
564
869
432661
602
387421643
309468
270419
197301
229353
195298 265
160186
283
164248
2251171198
796
775
1174
FUSIBLES 25 K
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
EJEMPLO DE COORDINACIÓN
47
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
PROTECCIÓN EN BAJA TENSIÓN
48
El interruptor termomagnético, es un dispositivo utilizado para la protección de los circuitos eléctricos contra cortocircuitos y sobrecargas. El funcionamiento de un interruptor termomagnético se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule).
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
COMPONENTES DEL ITM
49
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
PROTECCIONES EN ITM
1-Protección contra sobrecargas: Su característica de disparo es a tiempo dependiente o inverso, es decir que a mayor valor de corriente es menor el tiempo de actuación. 2-Protección contra cortocircuitos: Su característica de disparo es a tiempo independiente, es decir que a partir de cierto valor de corriente de falla la protección actúa, siempre en el mismo tiempo.
50
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
CURVA CARACTERÍSTICA
51
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
Curva B: Circuitos resistivos (para influencia de transitorios de arranque) o con gran longitud de cables hasta el receptor. Curva C: Cargas mixtas y motores normales en categoría AC (protección típica en el ámbito residencial). Curva D: Circuitos con transitorios fuertes, transformadores, capacitores, etc.
52
CURVA CARACTERÍSTICA
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ 53
CURVA CARACTERÍSTICA
COLEGIO DE INGENIEROS MECANICOS Y ELECTRICISTAS DEL PUERTO DE VERACRUZ
División de Distribución Oriente
54
GRACIAS POR SU ATENCIÓN