Todos los sistemas eléctricos de distribución están

Transcripción

1 Coordinación de protecciones en configuración Anillo utilizando ETAP *Por: Ing. Rafael Franco Manrique 1. Introducción Todos los sistemas eléctricos de distribución están expuestos a fallas o eventos, los cuales se deben proteger mediante sistemas de protección de sobrecorriente como:relés, Fusibles, Reconectadores o Interruptores,esto con el objeto de aislar la parte de circuito afectada. En este artículo se presenta una metodología para realizar el ajuste de los equipos de protección, los cuales podrán ser aplicados a sistemas de distribución en configuración en anillo. También se presentan algunos criterios usados en la práctica. Este sistema eléctrico de potencia tiene la fuente de alimentación aguas arriba del Bus A 115 y la carga se encuentra aguas abajo de los Buses Bus B -115 y el Bus C En la Tabla 1 se ilustran las capacidades de corriente de cada línea de transmisión y la relación de transformación de los transformadores de corriente, las cuales son importantes para la definición de algunos criterios, como por ejemplo las corrientes de Pickup de los relés. 2. Metodología y resultados Para el desarrollo de esta metodología, la coordinación de protecciones se llevará a cabo con curvas IEC VeryInverse (Muy inversa). Esto no significa que no se pueda utilizar otra curva, los criterios aplican tanto para curvas IEC como ANSI. Para la implementación de la metodología y la simulación de la coordinación de protecciones y ajustes en sistemas en configuración en anillo, se utilizó el software de simulación ETAP En la Figura 1 se presenta el diagrama unifilar del sistema en anillo a coordinar mediante esta metodología. Tabla 1 Capacidad de Corriente de líneas y Transformadores de Corriente. Para realizar esta coordinación se debe determinar cuáles son los relés que van a operar por direccionalidad y cuales operarán por sobrecorriente.también se debe definir cuáles son los relés que operan en sentido de las manecillas del reloj y los relés que operaran en sentido contrario a las manecillas del reloj. Ajuste Primer sentido (Sentido con las manecillas del reloj): Relé 8 Relé 10 Relé 11 En la Figura 2 se ilustra el diagrama unifilar del sistema en anillo a coordinar. Ver figura 2 Figura 1Sistema a Coordinar Relé de Sobrecorriente De acuerdo a la Figura 2, se observa que relé 8 será el que opere por direccionalidad. 155

2 Figura 2. Relés a Coordinaren el sistema en anillo Cálculos Relé 8: Es el relé direccional, por tal motivo se ajusta muy sensible a la cor riente puesto que, cualquier corriente en contraflujo indicara una falla en la línea: Criterio Debido a que operara por direccionalidad, se deshabilitara la unidad temporizada, pues una corriente en este sentido indicara una falla en la línea y se deberá disparar por instantáneo. La Ver figura 3 Figura 3 Ajuste Relé 8 Ventana de Edición del relé en el Software etap 156

3 Cálculos Relé 9: El relé nueve no hace parte de la configuración en anillo pero debe estar ajustado de manera adecuada, a continuación algunos criterios para el ajuste del Relé 9. Ver Figura 2. La Corriente Primaria del transformador, es decir,trafo 1, ver Figura 2, es: Primer Ajuste: Para realizar este ajuste es necesario simular dos (2) cortocircuitos en dos sitios diferentes del circuito, es decir, Bus C-115 y Bus C -34,5,ver Figura 2: Cálculos relé 10: El ajuste de este relé en particular se debe hacer teniendo en cuenta todos los diferentes casos de funcionamiento que se puedan presentar en el sistema de potencia en configuración anillo. los casos posibles para nuestro caso son: Debemos realizar corridas de corto circuito y comparar el Relé 10 VS Relé 9, para cuando el sistema está operando normalmente. Una comparación del Relé 10 VS Relé 8. Finalmente el Relé 10 VS Relé 11 De los anteriores resultados se puede concluir que si la corriente de falla está entre [ amperios], existe una alta posibilidad de que la falla sea en el transformador, por lo tanto se ajusta la unidad instantánea del Relé 9 con la menor corriente. En este orden de ideas, se deben correr dos cortos circuitos al inicio Bus B 115 y al final de la líneabus C 115. Segundo Ajuste: Ajustes en el software de simulación ETAP: Para aplicar este criterio se debe tener en cuenta la relación de transformación de los trasformadores de corriente, para este 157

4 caso es de 800/5, esto significa que se puede aplicar el criterio ya descrito, en caso de que el transformador este por debajode la capacidad de corriente de la línea, por ejemplo 500 A, podríamos utilizar este valor para hacer el ajuste del Pickup. Para aplicar este criterio se debe tener en cuenta todas las posibilidades en las cuales puede operar este sistema. Los resultados de corto circuito se muestran en la Tabla 2. Ajustes en el software de simulación: Tabla 2 Resultados del Corto Circuito para el ajuste del Rele 10 Se observa que la menor corriente de falla es 1860 A, entonces se procede a realizar los ajustes con la menor corriente de falla. Pues este es una condición que debe producir operación inmediata en los equipos de protección. Para hacer el ajuste en el Software de simulación se observa que el relé utilizado para la realización de esta coordinación no permite ajustar exactamente los valores calculados para la Corriente de Pickup y para la Corriente Instantánea, en ese caso se procede ajustar los valores calculados un valor por encima. Cálculos Relé 11: Pruebas de Selectividad Finalmente se procede a chequear la selectividad del sistema mediante el módulo del Software etap llamado Protective Device Coordination & Sequence of Operation los resultados se presentan en la Figura 4. Para el ajuste de la unidad de tiempo inverso analizaremos tres posibilidades, los cuales son ilustrados en la Tabla 3: Figura 4. Resultados de la Secuencia de Operación obtenidos del Software etap Segundo sentido (Sentido contrario a las manecillas del reloj): Tabla 3 Resultados del Corto Circuito para el ajuste del Rele 11 Relé 12 Relé 13 Relé

5 A continuación el diagrama unifilar del sistema anillo a coordinar: Figura 5 Sistema a Coordinar en el sistema en anillo Para la realización en este sentido aplicamos la misma metodología ya descrita anteriormente. Se puede observar que las protecciones de sobrecorriente y sobrecorriente direccional responden de manera adecuada ante fallas en la configuración en anillo, es importante resaltar que la metodología anteriormente descrita puede ser aplicada para esta configuración en particular de modo que, cualquier cambio en la configuración o la inclusión de una nueva fuente de alimentación al sistema eléctrico de potencia se deberá trabajar y analizar de manera diferente y definir una nueva metodología para la realización de la coordinación de protecciones. *Por: Ing. Rafael Franco M. Cali, Colombia; rafaelfranco@pti-sa.com.co rafaelfranco@ingenieros.com. Tabla 4 Resultados de Selectividad para las diferentes fallas en el anillo Pruebas de Selectividad Finalmente se procede a chequear la selectividad del sistema mediante el módulo del Software Etap llamado Protective Device Coordination & Sequence of Operation los resultados se presentan en la Tabla