Estudio de cortocircuito y coordinación de protecciones en CVG ALUNASA.

Transcripción

1 Universidad de Csta Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica Estudi de crtcircuit y crdinación de prteccines en CVG ALUNASA. Pr: Jean Carls Barrantes Quesada Ciudad Universitaria Rdrig Faci, Csta Rica 16 de juli de 2014

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3 Estudi de crtcircuit y crdinación de prteccines en CVG ALUNASA. Pr: Jean Carls Barrantes Quesada IE-0499 Pryect eléctric Aprbad pr el Tribunal: Ing. Gnzal Mra. Prfesr guía Ing. Wagner Pineda Rdríguez. Prfesr lectr Ing. Tny Eduard Delgad Carvajal. Prfesr lectr

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5 Resumen En este pryect se crrigió ls ajustes necesaris para lgrar una crdinación de las prteccines l más selectiva psible en la industria de aluminis CVG ALUNASA. Se realizó un cálcul de las crrientes de crt circuit mediante el métd de ls kva s equivalentes, ls resultads se cmpararn cn ls btenids mediante una simulación realizada cn el sftware ETAP. Además se realizó un cheque de la capacidades interruptivas de ls dispsitivs de prtección, verificand si sprtan las crrientes para distintas fallas. En la simulación se encntrarn las crrientes para fallas simétricas (trifásica) y asimétricas (mnfásica a tierra, bifásica, y bifásica a tierra), se simularn las tres redes de trabaj (red de 1/2 cicl, red de cicls y la red de 30 cicls) cm l estipulan ls estándares ANSI/IEEE. Se simularn fallas mnfásicas encntrand que la prtección de falla a tierra de la empresa n es efectiva antes fallas en baja tensión debid a la cnexión delta-estrella de ls transfrmadres, cn l cual se recmienda instalar prteccines cn falla a tierra a cada transfrmadr de frma independiente. v

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7 Índice general Índice de figuras Índice de cuadrs Nmenclatura ix xiii xv 1 Intrducción Justificación del pryect Objetivs Metdlgía Marc de referencia Sistemas de prtección en redes industriales Estudi del crtcircuit Métd de ls kva s equivalentes Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa Desarrll Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el métd de kva s equivalentes Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP Cmparación de crrientes encntradas pr el métd kva y la simulación mediante el sftware ETAP Evaluación de ls dispsitivs de prtección Crdinación de prteccines Cnclusines y recmendacines Cnclusines Recmendacines Bibligrafía 137 A Nmenclatura utilizada en el diagrama unifilar de ETAP 139 B Sbre ls dispsitivs de prtección. 141 vii

8 C Diagramas unifilares a mayr escala. 149 viii

9 Índice de figuras 2.1 Pass a seguir para el diseñ revisión de las prteccines y crdinación en un sistema eléctric. (IEEE, 2001) Disyuntr de baja tensión, tip MCCB. (IEEE, 2001) Disyuntr de baja tensión, tip LVPCB. (IEEE, 2001) Cntact simple y cntact dble en disyuntres. (Ureña, 2014) Lámina bimetálica que se defrma cn el pas de la crriente. (Ureña, 2014) Curva característica de un dispar térmic. (Ureña, 2014) Curva característica de un dispar magnétic. (Ureña, 2014) Curva característica de un dispar termmagnétic. (Ureña, 2014) Análisis de las limitacines de crriente en fusibles (Ureña, 2014) Gráfica de pas libre. (Ureña, 2014) Crrientes en una falla fase a fase en un transfrmadr deltaestrella. (IEEE, 2001) Ejempl de curva tiemp-crriente para un relé de sbrecrriente. (IEEE, 2001) Ejempl de curva tiemp-crriente para un fusible. (IEEE, 2001) Ejempl de curva tiemp-crriente para un disyuntr cn dispar eléctric. (IEEE, 2001) Mínims CTIs utilizads para crdinar prteccines. (IEEE, 2001) Analgía entre las crrientes de carga y crt circuit cn el fluj de agua en una planta hidreléctrica.(marcial, 2001) Desarrll de la crriente de falla.(ureña, 2014) Variación de la crriente de crtcircuit suministrada pr la máquinas sincrónicas.(ureña, 2014) Crrientes de crtcircuit aprtadas pr las diferentes fuentes. (IEEE, 2001) Falla trifásica franca (balanceada), Fallas desbalanceadas (uniplares, biplares). (IEEE, 2001) Crriente de falla trifásica (Mn, 1974) Cntribucines a la crriente de falla mnfásica (Mn, 1974) Cmbinación de ls MVA s a la falla mnfásica, y crriente de la falla mnfásica (Mn, 1974) Factr de multiplicación remta para diferentes ICs y X/R, base de crriente ttal. (Bjórquez, 2007) ix

10 2.25 Factr de multiplicación lcal para diferentes ICs y X/R, base de crriente ttal. (Bjórquez, 2007) Factr de multiplicación lcal, falla trifásica, base de crriente simétrica. (Bjórquez, 2007) Factr de multiplicación remta, falla trifásica, base de crriente simétrica. (Bjórquez, 2007) Crriente de crt circuit de una falla lejana de un generadr, crriente alterna cnstante. (IEC era Edición 2001) Crriente de crt circuit de una falla cercana de un generadr, crriente alterna decreciente. (IEC era Edición 2001) Partes del relé de máxima crriente RD135 (Galile, 1977a) Vista frntal del relé de máxima crriente FIR RD-135. (ft tmada en la empresa) Curva para ajuste del relé FIR RD-135 (Galile, 1977a) Cmpnentes del interruptr Magrini SAR (Galile, 1977c) Interruptr Magrini SAR en camarte (Galile, 1977c) Interruptr Magrini 17MG1350 (Galile, 1977b) Pl del interruptr Magrini 17MG135 (Galile, 1977b) Interruptr Magrini 17MG135 en camarte (Galile, 1977b) Descripción del pl del interruptr Magrini 17MG135 (Galile, 1977b) Cargas cnsideradas en el cálcul (parte 1) Cargas cnsideradas en el cálcul (parte 2) Cargas cnsideradas en el cálcul (parte 3) Diagrama unifilar de trabaj, utilizand el métd de ls kvas equivalentes Editr de estuid de crt circuit Aplicación de las crrientes encntradas en las redes de trabaj Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 1/2 cicl (parte 1) Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 1/2 cicl (parte 2) Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de cicls (parte 1) Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de cicls (parte 2) Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 30 cicls (parte 1) Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 30 cicls (parte 2) x

11 3.13 Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de la acmetida, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrD1, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal del TrD2, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal del TrD3, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrC1 y TrC2, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrC3 y TrC4, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrB1 y TrB2, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrA1, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrA2, red 1/2 cicl Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrA3, red 1/2 cicl Diagrama unifilar de trabaj en ETAP Cmparación de crrientes btenidas mediante el métd de ls kvas y la simulación en ETAP Reprte de la evaluación de ls dispsitivs del sistema de ptencia Mínims CTIs utilizads para crdinar prteccines. (IEEE, 2001) Diagrama unifilar de la subestación dnde se cnecta ALUNASA (ICE,2007) Diagrama unifilar que muestra las características de las prteccines de media tensión Especificacines de ls relés y disyuntres de media tensión Especificacines de ls disyuntres de baja tensión Cargas instaladas en la empresa Curvas de relés principales, cn ajustes antigus, alta y media tensión Curvas de relés principales, cn nuevs ajustes, alta y media tensión Secuencia de peración de ls relés principales de alta y media tensión cn ajustes antigus, tras simulación de falla trifásica en media tensión (13,8 kv) Secuencia de peración de ls relés principales de alta y media tensión cn nuevs ajustes, tras simulación de falla trifásica en media tensión (13.8 kv) Curvas de disyuntres de media tensión, cn ajustes antigus, cabina D xi

12 3.37 Curvas de disyuntres de media tensión, cn nuevs ajustes, cabina D Secuencia de peración de las prteccines cn ajustes antigus tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv), cabina D Secuencia de peración de las prteccines cn nuevs ajustes tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv), cabina D Curvas de dsiyuntres de media tensión, cn ajustes antigus, cabina C Curvas de disyuntres de media tensión, cn nuevs ajustes, cabina C Secuencia de peración de las prteccines cn ajustes antigus tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0,48 kv). Cabina C Secuencia de peración de las prteccines cn nuevs ajustes, tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0,48 kv). Cabina C Curvas de dsiyuntres de media tensión, cn ajustes antigus, cabina B Curvas de dsiyuntres de media tensión, cn nuevs ajustes, cabina B Secuencia de peración de las prteccines cn ajustes antigus tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv). Cabina B Secuencia de peración de las prteccines cn nuevs ajustes, tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv). Cabina B Cambi de ajustes del dispsitiv de falla a tierra OCR-GROUND Simulación de falla a tierra en media tensión Simulación de falla a tierra en baja tensión Falla a tierra aislada pr ls dispsitivs de fase Resumen de ajustes de las prteccines en la empresa Simulación tras cambi en ls ajustes B.1 Ajustes de ls interruptres de MT y BT tmads de la empresa B.2 Diagrama de tres líneas de la cnexión (residual) del dispsitiv de prtección en el secundari del transfrmadr principal B.3 Transfrmadres principales que alimentan ALUNASA, ubicads en la subestación Juanilama B.4 Prteccines del primari de ls transfrmadres principales ajustadas pr el ICE, ubicadas en la subestación B.5 Tres relés de media tensión FIR-135, un pr pl B.6 Relés de sbrecrriente ABB micr-shielf, en el secundari del transfrmadr principal xii

13 Índice de cuadrs 2.1 Características de ls disyuntres. (Ureña, 2014) Características de ls fusibles. (Ureña, 2014) Reactancias subtransitrias a cnsiderar para mtres Multiplicadres de la reactancia ( impedancia) de las máquinas rtativas Multiplicadres de la reactancia ( impedancia) de las máquinas rtativas para una red cmbinada Aplicación de la red de primer cicl Definición del tiemp de separación de cntacts para ICs de alta tensión. En cicls (60 Hz) Impedancia en la red de 30 cicls Aplicación de la red de 30 cicls, (Bjórquez, 2007) Tips de crrientes de falla cnsideradas pr las nrmas ANSI 141 e IEC kva s equivalentes de la cmpañía distribuidra del servici eléctric kva s equivalentes de ls transfrmadres kva s equivalentes de ls cnductres de media tensión xiii

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15 Nmenclatura AN SI IEC A Icc Icc simetrica Icc asimetrica kv A kv A cc kv A eq km kg kv s X d X d X d Z eq MV A X1 MV A X2 MV A X0 F M ICs American Natinal Standard Institute Internatinal Electrtechnical Cmmissin unidad de crriente eléctrica, amperis. crriente de crtcircuit. crriente de crtcircuit simétrica. crriente de crtcircuit asimétrica. unidad de ptencia eléctrica aparente. kil vlts ampere de crtcircuit. kil vlts ampere equivalente. unidad de distancia, kilómetr. unidad de masa, kilgram. unidad de tensión eléctrica, kil vlt. unidad de tiemp, segund. reactancia subtransitria de mtres. reactancia transitria de mtres. reactancia sincrónica de mtres. impedancia equivalente. MVA de secuencia psitiva. MVA de secuencia negativa. MVA de secuencia cer. factr de multiplicación. interruptres de circuit, entiéndase pr interruptr disyuntr. xv

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17 1 Intrducción La empresa ubicada en Esparza cuenta cm una acmetida de 138 kv, suministrada pr el Institut Cstarricense de Electricidad, la subestación principal cuenta cn ds transfrmadres cn las mismas capacidades, 12 MVA, tensines 138 kv/13,8 kv, de la subestación salen líneas de 13,8 kv hacia cuatr cabinas de transfrmación cnectadas en frma en anill, y de frma radial, niveles de tensión 13,8 kv/480 V. En ls últims meses la empresa ha tenid prblemas cn la selectividad en sus prteccines, el principal prblema se da cuand se presenta una falla en alguna de sus líneas, independientemente de dnde se lcalice, las prteccines lcales n lgran aislarla, prvcand pars en la prducción n deseads. Se realizará un análisis de las crrientes de crtcircuit, mediante el métd de ls kva s, cmparand ls resultads finales, cn ls btenids en una simulación mediante sftware. Para el análisis se btuv el valr de crtcircuit de la distribuidra en el punt de entrega, dats de placa de ls transfrmadres de ptencia que alimentan la subestación, dats de ls transfrmadres ubicads en las cuatr cabinas de transfrmación, calibres y lngitudes de ls cables de cada punt hasta dnde se debe de calcular el crt circuit, cantidad y ptencia de ls mtres en tda la industria, a la hra de tener ls dats tabulads se prcederá a trazar el diagrama unifilar detallad, tmand en cnsideración slamente ls elements que cntribuyen y atenúan a la crriente de falla. Mediante las curvas de prtección btenidas en el sftware, se crdinarán ls dispsitivs de prtección, tmand en cuenta la selectividad requerida pr la empresa, se realizarán guías para el mantenimient y calibración de ls dispsitivs, al finalizar el análisis se inspeccinarán ls misms, cn el fin de verificar su adecuad dimensinamient. 1.1 Justificación del pryect Una falla que n se cntrle, ni se aísle de la mejr manera, pne en riesg la integridad del persnal y la del inmueble, prvcand seris dañs en ls equips, deterir de ls cnductres y par en la prducción n deseads, pr esta razón, el buen cálcul de crt circuit, y la buena crdinación de prteccines sn fundamentales en ls sistemas eléctrics industriales. 1

18 2 1 Intrducción 1.2 Objetivs Objetiv general Este pryect pretende realizar una crdinación de prteccines en la empresa Aluminis Nacinales S.A, mediante el estudi de las crrientes de crt circuit. Objetivs específics Para la crdinación de las prteccines se estableciern ls siguientes bjetivs: Hacer un levantamient del diagrama unifilar de la empresa, tant en media cm en baja tensión, incluyend ls dats de ls transfrmadres, cnductres y prteccines instaladas en la empresa. Describir las generalidades del métd de ls kva s equivalentes, así cm la utilización del métd para el cálcul de las crrientes de crtcircuit. Describir las cnsideracines que tma la ANSI/IEEE para el cálcul de las crrientes de crt circuit, y la crdinación de prteccines. Emplear una herramienta de sftware para la simulación del sistema eléctric, cn ell realizar el análisis de crt circuit y así btener las curvas de prtección para crdinar ls dispsitivs de la empresa. Cmparar ls resultads btenids cn el métd de ls kva s equivalentes, cn ls btenids en la simulación, cncluyend así las ventajas y desventajas presentes en cada frma de cálcul. Realizar guías para el mantenimient y calibración de ls dispsitivs de prtección, en media tensión, instalads en la empresa. Inspeccinar las calibracines de ls dispsitivs de prtección instalads en la empresa, haciéndls cincidir cn ls resultads finales de crt circuit, además de verificar su crrecta capacidad interruptiva. 1.3 Metdlgía Para realizar la crdinación de las prteccines en la empresa se debe de seguir el siguiente prcedimient:

19 1.3. Metdlgía 3 1. Revisión de plans eléctrics de la subestación principal, y de las cabinas de transfrmación, btener la infrmación necesaria para el análisis. 2. Revisar y estudiar ls diferentes texts y nrmativas relazinads cn el tema, así cm algunas nrmas ANSI en particular la IEEE Std C.37.13, y la IEC 60781, que tienen que ver cn el cálcul de las crrientes de crt circuit. 3. Obtener el valr de crtcircuit de la distribuidra en el punt de entrega, así cm ls dats de placa de ls transfrmadres de ptencia que alimentan la subestación, dats de ls transfrmadres ubicads en las cuatr cabinas de transfrmación, dats de cables y barras de cada punt hasta dnde se debe de calcular el crt circuit, distancias y calibres, cantidad y ptencia de ls mtres que aprtan crriente de crt circuit. 4. Levantamient del diagrama unifilar del sistema de ptencia, cnsiderand en él, ls elements que aprta y limitan la crriente de falla. 5. Emplear un métd para el cálcul de las crrientes de crt circuit presentes en la red eléctrica, cn el fin de dimensinar las capacidades interruptivas que deben de tener ls dispsitivs. 6. Analizar en una simulación mediante sftware el sistema eléctric, encntrar las crrientes de crt circuit y las curvas de prtección para lueg crdinar de manera efectiva las prteccines. 7. Cncer ls ajustes de las prteccines cercanas a la acmetida de la empresa de servici. 8. Recpilar las características (relación de TCs, crriente nminal, rang de ajuste, capacidades de crt circuit, etc) de las prteccines internas a crdinar (relés, disyuntres, fusibles), así cm sus ajustes actuales, cn el fin de dibujar las curvas de tiemp-crriente. 9. Mediante alguna herramienta cmputacinal realizar la nueva crdinación, cambiand ls ajustes de las prteccines que así l requieran, para tratar de lgrar una crdinación l más selectiva psible.

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21 2 Marc de referencia 2.1 Sistemas de prtección en redes industriales A la hra de diseñar revisar un sistema eléctric industrial, se deben de cncer el tip de carga, las crrientes de crt circuit, las curvas de tiempcrriente, ajustes de las prteccines cercanas a la acmetida de la empresa de servici, así cm las restriccines capacidades que pseen las prteccines internas de la empresa (IEEE, 2001), en la figura 2.1 se muestra un diagrama de blques que esquematiza ls prcess a seguir. Figura 2.1: Pass a seguir para el diseñ revisión de las prteccines y crdinación en un sistema eléctric. (IEEE, 2001) El estudi de las crrientes de crt circuit es fundamental para dimensinar las capacidades interruptivas, que deben de tener la prteccines. Ya cncidas las crrientes de crt circuit, se seleccinan ls dispsitivs de prtección, tmand en cuenta su capacidad interruptiva, así cm la 5

22 6 2 Marc de referencia crriente nminal, númer de pls, espaci, cst, etc. La prtección ante crtcircuits y sbrecargas, requieren la aplicación de dispsitivs de prtección que cuand detecten un fluj anrmal de crriente, tengan la capacidad de remver el circuit afectad, del rest del sistema (IEEE, 2001). Ls tres dispsitivs primaris de prtección usads en el aislamients de fallas y sbrecrrientes sn ls fusibles, disyuntres (interruptres de circuits), y relés de prtección. Un fusible es tant un sensr cm un dispsitiv de interrupción, per n es un cnmutadr, es cnectad en serie cn el circuit y respnde a efects térmics prducids pr la crriente que fluye a través del mism. Este dispsitiv está diseñad para actuar en determinad tiemp, dependiend de la cantidad de crriente que fluye. Diferentes tips de fusibles están dispnibles, cn características de curvas tiemp-crriente necesarias para la prtección adecuada de ls cmpnentes del circuit. Ls fusible pueden ser de crriente limitantes de n crriente limitantes, dependiend del diseñ y cnstrucción del mism. Ls fusibles n se pueden reestabler, debid a que sus cmpnentes se cnsumen a la hra de interrumpir la crriente. Ls disyuntres sn dispsitivs de interrupción y cnmutación que requieren de elements de sensad de crriente para cumplir la función de detención. En el cas de ls disyuntres de media tensión (1-72,5 kv), ls elements de sensad están pr separad, sn transfrmadres de crriente (TCs) y relés de prtección una cmbinación de relés. Para ls disyuntres de baja tensión (mens de 1000 V) el element de sensad integra parte del disyuntr. Estas unidades pueden ser del tip térmic magnétic, dispsitivs electrónics usads cn TCs mntads sbre el disyuntr. Ls relés de sbrecrriente usads en cnjunt cn ls disyuntres de media tensión están dispnibles cn una amplia gama de características funcinales, ls relés pueden ser de respuesta instantánea y/ retard en el tiemp. Varias características de curvas tiemp-crriente están dispnibles (tiemp invers, tiemp muy invers, tiemp extremadamente invers, tiemp mínim definid). Se debe cnsiderar que si la crdinación de las prteccines del diseñ preliminar, de la instalación ya existente n cumplen cn una crdinación selectiva cnsiderand la prtección de la empresa suministradra, se debe de mdificar el diseñ, hasta cumplir cn dicha selectividad. Ademas de diseñar un sistema básic de prtección, el diseñadr debe de desarrllar esquemas de prtección para equips específics, para partes específicas del sistema. Dicha prtección especial debe de crdinarse cn

23 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 7 la prtección principal del sistema (IEEE, 2001). Las prteccines especiales cubren: Prtección de cnductres. Prtección de mtres. Prtección de transfrmadres. Prtección de generadres. Prtección de buses. Prtección de la línea de servici. Criteris de selección de prteccines cntra crt circuits Para seleccinar prteccines se deben de seguir ls siguientes pass (Ureña, 2014). Determinar la crrientes de falla, cn ls métds cncids más cnvenientes de cálcul en aquells punts dnde se requiere la instalación de prteccines. Instalar prteccines, sean ests fusibles disyuntres de ls cuales se cnzca su capacidad interruptiva de crrientes de crtcircuit y que estén aprbads pr nrmas cncidas. Seleccinar prteccines previend el aument de la carga, de manera que si aumenta la crriente de crt circuit, n se deban cambiar las prteccines pr que su capacidad interruptiva se haya sbrepasad. N pensar que pr la sla presencia de prteccines se tenga adecuada prtección ante una eventual falla, est sbretd en instalacines viejas, dnde nunca se actualizarn ls estudis de crt circuit y la red ha crecid interna y externamente. En ls criteris de selección de prteccines, n se puede dejar pr fuera la nrmativa al respect, el NEC establece: Inspección, marcación, instalación y us de ls equips. Inspección. Al evaluar ls equips se tmarán en cuenta aspects cm ls siguientes:

24 8 2 Marc de referencia 1. Si sn adecuads para la instalación y us en cnfrmidad cn ls requisits de este códig, l cual puede cmprbarse pr el sellad certificad del equip. La adecuación del equip para su us puede darse pr una descripción marcada sbre el mism suplida cn el prduct, para indicar que es adecuad para una determinada aplicación, ambiente us. La adecuación del prduct puede también evidenciarse pr sell de aprbación lista de certificación. 2. La resistencia mecánica y durabilidad, incluyend la calidad de la prtección que prveen a trs equips las partes diseñadas para encerrarls y prtegerls. 3. Espaci para cablead y dbleces de ls cnductres. 4. El aislamient eléctric. 5. Ls efects de calentamient en cndicines nrmales de us, y también en cndicines anrmales que puedan currir en servici. 6. Ls efects de arc. 7. La clasificación según el tip, tamañ, tensión, capacidad de crriente y us específic. 8. Otrs factres que cntribuyan a la efectiva prtección de las persnas que usan que pueden estar en cntact cn el equip. Instalación y us. Ls equips certificads sellads se usarán, instalarán ambas csas de acuerd cn cualquier instrucción que se incluya en el sellad certificad. Las características fundamentales que deben de tener las prteccines a saber sn las siguientes: Debe ser apta para el servici que se desea, cndición que se determina haciend ls estudis de crtcircuit del sistema. Debe permitir la cnexión y descnexión del circuit en cndicines nrmales de funcinamient. Debe sprtar ser cnectada baj cualquier carga crriente de falla que esté dentr de la capacidad mmentánea de la prtección. Debe ser capaz de interrumpir cualquier crriente que fluya pr la misma, hasta su capacidad interruptiva. En ls cuadrs 2.1 y 2.2 se citan algunas de sus características.

25 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 9 Cuadr 2.1: Características de ls disyuntres. (Ureña, 2014) Disyuntres Capacidades regulables fijas Repsición simple y rápida Capacidad de interrupción limitada de Icc Intevención simultánea en tds ls pls Mantiene las características nminales en el tiemp Psibilidad de asciar cn tras funcines de cntrl autmátic Funcinamient repetitiv Insensible ante la temperatura ambiente Cuadr 2.2: Características de ls fusibles. (Ureña, 2014) Fusibles Caracterisitcas nminales fijas Repsición que puede ser cstsa (cst-benefici) Gran capacidad de interrupción de Icc Intervención n simultánea en cada pl Reduce su capacidad nminal ante fallas menres Pca psibilad para tras funcines Funcinamient n repetitiv Sensibles ante la temperatura ambiente Disyuntres El NEC (NFPA ) define el disyuntr cm un dispsitiv diseñad para abrir cerrar un circuit pr medis n autmátics y para abrir el circuit autmáticamente a una sbrecrriente predeterminada, sin dañ algun cuand se aplica crrectamente dentr de sus capacidades. Ls disyuntres de baja tensión sn clasificads pr la IEEE Std C cm: Disyuntres en caja mldeada (MCCBs pr sus siglas en inglés, mldedcase circuit breakers), cada cn una unidad integral de sprte y carcasa aislante, se utilizan en circuits de hasta 600 V y 6000 A, figura 2.2 Disyuntres de ptencia de baja tensión (LVPCBs pr sus siglas en inglés, lw-vltage pwer circuit breakers), usads en circuits de hasta 1000 V ac y menres de 3000 V dc, n incluyend MCCBs, figura 2.3

26 10 2 Marc de referencia Figura 2.2: Disyuntr de baja tensión, tip MCCB. (IEEE, 2001) Figura 2.3: Disyuntr de baja tensión, tip LVPCB. (IEEE, 2001) Tds ls disyuntres deberán se identificads pr su parte frntal y llevarán grabadas las siguientes características: Nmbre del fabricante marca cmercial. Intensidad nminal. Naturaleza de la crriente y frecuencia. Tensión nminal. Capacidad de ruptura de interrupción de crriente de crt circuit. L anterir está establecid pr nrma en el NEC.

27 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales Md de funcinamient. Ls interruptres autmátics deben ser de dispar libre y se deben pder abrir cerrar manualmente. Se debe permitir su md nrmal de funcinamient pr trs medis que funcinen eléctricamente neumáticamente, per siempre deben de cntar cn medis para su accinamient manual Indicación. Ls interruptres autmátics deben indicar claramente si están en psición abierta cerrada. Cuand las manillas de ls interruptres autmátics de circuits se accinen verticalmente en vez de rtacinal u hrizntalmente, la psición de circuit cerrad debe de ser cn la manilla hacia arriba Funcinamient n alterable. Un interruptr autmátic estará diseñad de md que cualquier alteración de su punt de dispar (calibración) del tiemp necesari para su peración, exija desmntar el dispsitiv rmper un precint para realizar ajustes distints a ls prevists Marcación. 1. Duraderas y visibles. Ls interruptres autmátics estarán marcads cn su crriente nminal de frma duradera y visible después de instalads. Se permite que tales marcas sean visibles pr la remción de una tapa prtección. 2. Ubicación. Ls interruptres autmátics de 100 A nminales mens y 600 V nminales mens deberán llevare su capacidad de crriente relieve, estampada, grabada marcada de algún md similar en la parte de su manilla alguna parte de la caja. 3. Capacidad de interrupción. Tds ls interruptres autmátics cn una capacidad de interrupción distinta de 5000 A, deben de llevar visible la identificación de dicha capacidad. 4. Usads cm suiches. Ls interruptres autmátics usads cm suiches en instalacines de lámparas flurescentes de 120 V y 277, deben de estar aprbads y marcads cn una marca indeleble que así l indique (SWD). 5. Marcas de tensión. Ls interruptres autmátics se deben marcar cn una tensión nminal n inferir a la tensión nminal del sistema, que sea indicativa de su capacidad de interrumpir crrientes de falla entre fases entre fases y tierra.

28 12 2 Marc de referencia Prces de apertura de un disyuntr Cuand un disyuntr en servici está cerrad, existe una cierta presión entre sus cntacts que hace que la superficie de cntact sea máxima y pr tant la crriente que pr él circula, l hará cn una densidad de crriente mínima que prvcará una baja temperatura. En la manibra de apertura, al iniciarse el despegue de ls cntacts, l primer que se btiene es una disminución de presión cn el cnsecuente aument de la densidad de crriente. En el instante de la separación de ls cntacts, la fina capa de aire que ls separa es atravesada pr la crriente, prvcand una rápida elevación de la temperatura que da lugar a un resplandr azulad brillante de la chispa. Si la crriente que interrumpen ls cntacts es débil, la elevación de la temperatura de la chispa n alcanzará el valr suficiente cm para prvcar la fusión y vlatilización del metal de ls cntacts, per a partir de ciert límite, la temperatura llegará a sbrepasar el punt de fusión y vlatilización del metal, haciend que la chispa se trne cnductra y prduzca el arc, es decir, una llama de cl netamente diferente al de la chispa. El arc se manifiesta cm una clumna gasesa incandescente, cn una trayectria aprximadamente rectilínea entre ls electrds (cntacts), cuy núcle alcanza temperaturas cmprendidas entre 6000 y grads celcius, ls arcs sn cnductres extremadamente móviles, es decir, que se desplazan fácilmente baj el efect de crrientes de aire y camps magnétics. Pr l tant la diferencia entre la chispa y el arc depende de la intensidad de crriente en el mment en que ls cntacts se separan. Figura 2.4: Cntact simple y cntact dble en disyuntres. (Ureña, 2014) Analizand la manibra de apertura en l que a tensión e intensidad se refiere, en el instante antes de iniciarse la apertura, la tensión entre sus extrems es prácticamente nula y la intensidad que pr él circula es la demandada en ese mment pr el circuit. Iniciand la apertura y estableciend el arc,

29 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 13 este se irá alargand a medida que ls cntacts se separan, y en cnsecuencia, la intensidad irá disminuyend hasta anularse. La tensión entre extrems de ls cntacts para desde un valr prácticamente nul (cntact cerrad), hasta un valr igual ala tensión de línea (cntact abiert). Cuand se cuenta cn ds cntacts unids en serie (en el cas de ls cntactres), cm en la figura 2.4 se cnsigue duplicar el arc, l cual equivale a decir que la velcidad de crte se ha duplicad, l que es igual, el tiemp y el trabaj de ruptura se han reducid a la mitad. La separación necesaria para que ls cntacts puedan crtar el arc, depende del medi dnde éste se prduzca. el medi es generalmente aire, sbre td en disyuntres de baja tensión, en trs cass el medi es el vaci, aceite mineral, exaflurur de azufre, etc. Pr tra parte dada la gran facilidad de desplazamient del arc eléctric, cierts interruptres dispnen de dispsitivs para alargar artificialmente el arc, y cn ell extinguirl más rápidamente, el splad de aire a presión magnétic, sn ls prcedimients más cmúnmente utilizads. Disyuntres térmics Se les cnce cm disyuntres de dispar diferid, de larga crta duración, según el tiemp necesari para que se prduzca el dispar. Sn interruptres autmátics que reaccinan ante sbrecrrientes ligeramente superires a la nminal, asegurand una descnexión en un tiemp l suficientemente crt para n perjudicar ni a la red ni a ls receptres asciads cn él. Figura 2.5: Lámina bimetálica que se defrma cn el pas de la crriente. (Ureña, 2014) Para prvcar la descnexión, aprvechan la defrmación de una lámina bimetálica (figura 2.5), que se curva en función del calr prducid pr la crriente al pasar a través de ella. La curva característica de un dispar térmic es la representada en la figura 2.6. El dispsitiv térmic permite trabajar en la zna B per n llegar a la zna A. La interrupción del circuit se efectúa siempre y cuand las cndicines de trabaj lleguen a la zna rayada que marca la separación entre ambas. Esta zna marca las tlerancias lógicas que tendrá en fabricación de este tip de

30 14 2 Marc de referencia aparats. En esta curva se nta que si circula una crriente de 3 A, el interruptr n descnectaría nunca, pues está dentr de su rang de funcinamient, mientras que cn una crriente de 10 y 30 A, iniciaría la descnexión a ls 35 y 15 segunds, respectivamente. La frma y límites de la curva característica Figura 2.6: Curva característica de un dispar térmic. (Ureña, 2014) de un interruptr térmic, varían según la técnica empleada en la cnstrucción del sistema. Cuand se utilizan ests disyuntres, se requiere el us de fusibles para prteger cntra crtcircuits, pues el tiemp que necesitaría el bimetal para actuar sería ta que se pdría perjudicar el circuit que se trata de prteger. Disyuntres magnétics Sn interruptres autmátics que reaccinan ante sbrecrrientes de alt valr, interrumpiéndlas en tiemps l suficientemente crts para n perjudicar ni a la red ni a ls aparats asciads (Ureña, 2014). Para iniciar la descnexión se sirven del mvimient de un núcle de hierr dentr de un camp magnétic prprcinal al valr de la intensidad que circula. La curva característica de un dispar magnétic se muestra en la figura 2.7. El dispsitiv permite trabajar en la zna A per n en la B. La descnexión se efectúa cuand las cndicines del circuit llegan a la zna rayada de separación entre ambs. En la curva de la figura 2.7, cualquier intensidad menr de 4,25 A, n prvcaría la descnexión, sin imprtar el tiemp que estuviese circuland. En cambi, para cualquier intensidad mayr de 4,75, se prvcaría la descnexión

31 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 15 Figura 2.7: Curva característica de un dispar magnétic. (Ureña, 2014) inmediata. El límete inferir de la curva (uns 4 milisegunds), viene determinad pr el tiemp que transcurre desde el instante de establecida la crriente, hasta la extinción del arc. Este tiemp marca la inercia mecánica y eléctrica prpia de ests aparats. Disyuntres termmagnétics Generalmente ls disyuntres autmátics cmbinan ls sistemas de prtección descrits anterirmente, en un sl dispsitiv. Sn también llamads disyuntres de caja mldeada (Ureña, 2014). En el gráfic de la figura 2.8 puede verse la curva de descnexión de un disyuntr termmagnétic, en la que se aprecia, una zna A de cmprtamient térmic, una zna B que crrespnde a la reacción magnética, y la zna de slape C, en dnde el dispar puede ser prvcad pr el element magnétic térmic indistintamente. Nrmalmente en ls gráfics en que se ilustra la curva de ests disyuntres, se cncede al eje vertical la escala de tiemps graduada lgarítmicamente y el eje hrizntal representa la escala de intensidades, graduada también lgarítmicamente, y en múltipls de la intensidad nminal. En el ejempl de la figura 2.8, para una intensidad de 2,5 In la descnexión se prduciría entre ls 15 y 60 segunds, siend crrect cualquier tiemp intermedi de dispar. Mecánicamente, se dice que ests interruptres dispnen de descnexión libre, es decir, que ya sea pr sbrecarga crtcircuirt, el aparat descnecta aunque se sujete la manecilla de cnexión.

32 16 2 Marc de referencia Figura 2.8: Curva característica de un dispar termmagnétic. (Ureña, 2014) Fusibles de baja tensión. Un fusible de baja tensión es un dispsitiv que prtege al circuit fundiéndse cuand circula una sbrecrriente através de él. Un fusible, cm es definid en The Authritative Dictinary f IEEE Standards, es un dispsitiv de prtección a una sbrecrriente, cn una parte fundible que se accina cn la presencia de una sbrecrriente (IEEE, 2001). Ls fusibles sn el medi más antigu de prtección de ls circuits eléctrics, se basan en la fusión pr efect Jule de un hil lámina intercalada en la línea que cnstituye el eslabón más débil del sistema (Ureña, 2014). El hil es calentad y si la crriente es excesiva (sbrecarga) llegará a fundir al cab de un tiemp que depende (en frma cuadrática inversa) del grad de sbrecarga. Si se prduce un crtcircuit, al ser la fusión dependiente de la energía, se prducirá una fusión instantánea. La fusión se prduce cuand se le da la energía necesaria. Esta energía se expresa cn 2.1. Dnde: E = R I 2 t (2.1) R: resistencia del hil fusible. I: crriente que circula.

33 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 17 t: tiemp. I 2 t : da una idea de la característica de fusión del fusible independientemente de su resistencia interna. El cnductr fusible tiene sección circular cuand la crriente que cntrla es pequeña, está frmad pr láminas se la crriente que cntrla es muy elevada. En ambs cass el material de que están frmads es siempre un metal aleación de baj punt de fusión a base de plm, estañ, zinc, etc (Ureña, 2014). Actualmente existe tal cantidad de variedades tips de fusibles en el mercad, que el métd de sól especificar que ls fusibles deben ser de un amperaje y vltaje requerid y en el mejr de ls cass que se requiere de un tiemp determinad, renvable de tiemp cn retard, n prveerán necesariamente de una instalación segura. La aprpiada aplicación de ls fusibles en ls sistemas actuales de ptencia requiere de más cncimient del tip de fusibles, cnstrucción y características de ls que usualmente se cree. La intensidad nminal de un fusible, así cm su capacidad interruptiva, sn las ds características que definen a un fusible. La intensidad nminal es la intensidad nrmal de funcinamient para la cual el fusible ha sid pryectada, y la capacidad interrupción en la intensidad máxima de crtcircuit capaz de pder ser interrumpida pr el fusible, para una misma capacidad nminal, el tamañ de un fusible depende de la capacidad interrupción para el que ha sid diseñad, nrmalmente cn capacidades interruptivas de hasta a A. A l que respecta cn ls fusibles, pr nrma NEC General. 1. Prtafusibles de cartuch de A - n intercambiables. Ls prtafusibles deben estar diseñads de md que se dificulte instalar un fusible diferente para el cual está diseñad, ya para menr crriente mayr tensión a la del fusible en cuestión. Ls prtafusibles limitadres de crriente n deben permitir la inserción de fusibles que n sean limitadres de crriente. 2. Marcación. Ls fusibles deben de estar claramente identificads, mediante impresión en el cuerp del fusible mediante etiqueta pegada al cuerp, que indique l siguiente: capacidad de crriente, tensión nminal, capacidad de interrupción para tds ls que n sean de A, limitadres de crriente cuand l sean y la marca nmbre del fabricante Clasificación. Ls fusibles y prtafusibles de cartuch se deben clasificar pr su tensión y capacidad de crriente nminal. Se permite

34 18 2 Marc de referencia usar fusibles de 600 V nminales mens, a tensines iguales inferires a su tensión nminal. Términs utilizads en fusibles. Existe imprtante nmenclatura relacinada cn el us de ls fusibles que se detalla a cntinuación. Tamañs de cartuch: Las ampacidades están nrmadas, al respect el NEC establece: Capacidades de crrientes nrmalizadas. Fusibles e interruptres autmátics. Las capacidades nrmalizadas de crriente de ls fusibles e interruptres autmátics de tiemp invers, serán las de 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 1000, 1200, 1600, 2000, 2500, 3000, 4000, 5000 y 6000 A. Clases de fusibles: La clase de un fusible l determina sus dimensines, la tensión nminal de peración, la crriente nminal de peración, la capacidad interruptiva de crtcircuit, crriente máxima instantánea pic de pas libre y la energía pasante máxima permisible (I 2 t). Tdas estas características aunad a ls ensays de labratri para certificacines de calidad, es l que separan ls fusibles en clases, nrmalmente regulads y certificads pr rganisms cm UL y ANSI. Fusibles renvables Renewable fuses: Fusible que se cnstruyen cn ls tapnes de ls extrems rscads, est cn el fin de permitir la restitución del element fundente cuand este ha actuad en un event de falla. Dentr de la clasificación UL, crrespnde a la clase H. Fusibles n renvables One-time fuses: En general l cnstituyen tds ls tips de fusibles, yq que cuand actúan n existe psibilidad de cambiar el element fusible. Fusibles de dble element Dual-element fuses: Está cnstuid de ds elements fundentes cn distints punts de fusión cnectads en serie. Un prción sprta sbrecargas temprales, la restante sección en serie, actúa ante la presencia de crrientes de crtcircuit. fusibles de tiemp diferid Time-delay fuses: Sn fusibles diseñads para que cuand se vean smetids a una sbrecarga, tengan un retard de tiemp antes de fundirse. El tiemp y el prcentaje de sbrecrriente al que se va a fundir, depende de la clase del fusible. Tiemp de fundid Melting time: Es el tiemp necesari para que el fusible se funda.

35 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 19 Tiemp de pre-arque Pre-arcing time: cincide cn el tiemp de fundid. Tiemp de arque Arcing time: Es el tiemp que transcurre entre la fundición del element fusible y la extinción ttal del arc. En la figura 2.9 t a =Fuse Arc Time. Tiemp de supresión Clearing time: es el timep ttal para la interrupción del circuit medid desde el inici de la sbrecrriente hasta la supresión del arc, es la suma del tiemp de fundid más el tiemp de arque. En la figura 2.9 t c =Fuse Clearing Time. Figura 2.9: Análisis de las limitacines de crriente en fusibles (Ureña, 2014). Categrías de ls fusibles de baja tensión. Ls fusibles de baja tensión están dividids en 4 categrías (Ureña, 2014): Fusibles de cartuch: Diseñads para la prtección de ls alimentadres de iluminación y ptencia, también para la prtección de circuits ramales según el NEC. Ls fusibles clase H, G, K-1, K-5, K-9, J, L, RK1, RK5, T, Y, CC, pertenecen a esta lista. Fusibles de enchufe: Diseñads para la prtección de ls circuits ramales de iluminación y ptencia de acuerd cn el NEC. Ls fusibles de enchufe cn base Edisn y Tip S cn un rang de 125 V, 30 A mens caen en esta categría.

36 20 2 Marc de referencia Ls fusibles diseñads para la prtección de sbrecrrientes suplementarias: Ests fusibles sn generalmente pequeñs para la prtección de aplicacines eléctricas y pequeñs equips electrónics. Fusibles especiales: Diseñads para la prtección de sbrecrrientes suplementarias dnde el circuit ramal aplicacines equivalentes n están invlucradas. Ests sn fusibles para la prtección de equip eléctric cn capacitres, rectificadres, y circuits integrads de prtección. Estudi de ls gráfics de pas libre, y el análisis del efect limitadr de crrientes de ls fusibles. La limitación de crriente de un fusible se puede describir mejr mediante ls llamads gráfics de pas libre. Dichs gráfics sn trazads usand dats reales btenids de ensays estandarizads y nrmalizads ls cuales sn publicads pr tds ls fabricantes de fusibles, junt cn curvas de perids de fusión. Ls gráfics de pas libre indican hrizntalmente ls diferentes valres de crrientes dispnibles de crtcircuit en A RMS simétric, es decir, la crriente que pdría fluir si n estuviera limitada pr la apertura del fusible. Ls fusibles de baja tensión tienen su capacidad interruptiva expresada en términs del cmpnente simétric de la crriente de crtcircuit. Est significa que mientras el valr del cmpnente simétric de crriente n exceda la capacidad interruptiva del fusible, el fusible puede interrumpir la crrespndiente crriente asimétrica aunque el valr teóric máxim de la crriente asimétrica pic sea el dble del valr pic de la crriente simétrica. En el gráfic de la figura 2.10, la línea A-B muestra la relación que existe entre la crriente instantánea pic y la crriente dispnible. Aunque el gráfic muestra la crriente dispnible en valr simétric, la línea A-B representa la crriente pic instantánea de la máxima crriente RMS asimétrica. Esta crriente pic pdría alcanzarse si el circuit n estuviese prtegid pr un fusible limitante de crriente. El efect del fusible cnsiste en limitar la crriente instantánea pic a una valr muy inferir al representad pr la línea A-B. las curvas baj la línea A-B muestran la magnitud de la crriente pasante cuand se utilicen fusibles de la capacidad de crriente indicada. Saturación de ls transfrmadres de crriente (TCs). Crrientes anrmalmente altas de falla, crrientes de falla que cntengan desplazamients de DC, fluj residual, alta carga secundaria, una cmbinación de ests factres resultan en la creación de una alta densidad de fluj en el núcle del hierr del TC. Cuand esta densidad alcanza excede ls límites diseñads para el núcle, causa una saturación. En este punt, la exactitud

37 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 21 Figura 2.10: Gráfica de pas libre. (Ureña, 2014). del transfrmadr decae, y la nda de salida pude ser distrsinada pr armónicas. La saturación prduce una disminución en la magnitud de la nda del secundari del TC. La gravedad de este errr de transfrmación varia cn el grad de saturación. Cn una saturación ttal, virtualmente n fluye crriente en el secundari del transfrmadr pasad el primer cuart de cicl. Una selectiva crdinación de prteccines n se presentará si el TC se satura. El dispar del disyuntr del circuit se puede retasar n currir. Tal event se traduciría en la peración del disyuntr de respald del circuit y el resultad es un aument en el tiemp de interrupción. Relé de sbrecrriente instantánea pueden n accinarse dnde la crriente de falla es alta. Para evitar minimizar ls efects de saturación, la carga del secundari deben de mantenerse l más baj psible. Dnde se esperan crrientes de fallas de más de 20 veces el valr de placa del TC, un diferente TC, diferente relación, una baja carga sn requirids. En la mayría de ls sistemas industriales, la saturación de ls TCs es significativa sl en ls circuits cn relacines bajas de ls TCs y altas crrientes de falla. A más alta tensión ls TCs suelen tener más vueltas, mayr razón

38 22 2 Marc de referencia de transfrmación, y pr l tant sn mens prpenss a saturarse cuand ls estándares del burden sn aplicads. La saturación de ls TCs debid a la cmpnente DC de la crriente de una falla asimétrica, puede causar un retras en la peración de alguns relés instantánes. También se puede dar un fals dispar de ls instantánes de ls relés de falla a tierra cnectads residualmente. Crdinación de prteccines El bjetiv de una crdinación de prteccines es determinar las características, capacidades y cnfiguracines de ls dispsitivs, que minimicen el dañ a ls equips e interrumpan de la manera más rápida y eficaz ante un crtcircuit. Ests dispsitivs se aplican generalmente de manera que tras una cndición de falla sbrecarga, sól una parte del sistema se interrumpa. Un estudi de crdinación de prteccines es la cmparación y selección de ls tiemps de funcinamient, de ls dispsitivs que lgren ls bjetivs del sistema de prtección en cndicines anrmales. Este estudi debe de incluir tdas las prteccines, desde la carga hasta la fuente. En un sistema radial el bjetiv de la selectividad es descnectar de la red la carga la derivación de la salida defectusa y sl ésta, manteniend en servici la mayr parte psible de la instalación. Se llama selectividad ttal si queda garantizad este bjetiv para cualquier valr de crriente de falla hasta el valr máxim dispnible e la instalación, en cas cntrari se llama selectividad parcial. En instalacines nuevas, las cnfiguracines y capacidades de ls dispsitivs pueden ser mdificadas a la hra de realizar un estudi de crdinación, es imprtante verificar que el sistema de prtección sea selectiv. Las cnfiguracines de ls dispsitivs sl pueden ser cnsideradas lueg de cmpletad el diseñ, y de calculadas tdas las crrientes de crtcircuit. En un sistema eléctric se aplican dispsitivs de prtección primaria y de respald. El dispsitiv de prtección primaria es la primera línea de defensa lueg de presentarse una cndición anrmal, este dispsitiv debe de actuar más rápid que la prtección de respald. La prtección de respald actúa cuand la prtección primaria falla a la hra de aislar la falla. A la hra de actuar la prtección de respald una gran prción del sistema es interrumpid. En la aplicación de ls dispsitivs de prtección, aveces es necesari hacer un cmprmis entre la prtección y la selectividad. Mientras que la experiencia puede sugerir una alternativa sbre tra, el enfque preferid es el de favrecer

39 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 23 la prtección sbre la selectividad. En instalacines existentes, las cnfiguracines del sistema y las cndicines de peración cambian a menud. Pr l tant es necesari un nuev estudi de crdinación. Este estudi determina las capacidades y cnfiguracines de ls dispsitivs, para que la selectividad y prtección se mantenga después del cambi. Cnsideracines generales. Crrientes de crt circuit: Cuand se planea un estudi de crdinación, algunas tdas de las siguientes infrmacines sbre las crrientes de crtcircuit en cada bus sn necesarias (ver en este mism dcument Nrmas ANSI y IEC para el cálcul del crt circuit). Máxima y mínima crriente mnfásic y trifásic de crtcircuit mmentánea (red de primer cicl). Máxima y mínima crriente trifásica de la red interrupción (1.5 cicls a 8 cicls). Máxima y mínima crriente trifásica de crt circuit de la red de 30 cicls. Máxima y mínima crriente de falla de línea a tierra. Las crrientes mmentáneas se usan para determinar las crrientes máximas a las que ls dispsitivs de dispar instantáne y direct respnden, esta crriente crrespnde a la capacidad de interrupción de ls dispsitivs. La crriente de interrupción máxima es el valr al cual el interval del tiemp de crdinación (ITC) es frecuentemente establecid. La mínima crriente de interrupción es necesaria para determinar si la sensibilidad de la prtección del circuit es la adecuada. La crriente de falla de la red de 30 cicls (n hay cntribución de mtres) se usa para establecer el interval del tiemp de crdinación para las prteccines de sbrecrrientes del sistema. En el mment en que ests dispsitivs de prtección funcinan, la cntribución de la crriente aprtada pr ls mtres decae a cer es mínima. Fallas en el secundari de ls transfrmadres Delta-Estrella (IEEE, 2001): Cuand la falla curre en el secundari de ls transfrmadres deltaestrella aterrizads, la magnitud de la crriente de falla en cada fase depende del tip de falla.

40 24 2 Marc de referencia Figura 2.11: Crrientes en una falla fase a fase en un transfrmadr deltaestrella. (IEEE, 2001). Para una falla fase a fase falla trifásica en el secundari del transfrmadr, la crriente en una fase del primari es aprximadamente 16 % mayr que la crriente de línea en el secundari, cm se muestra en la figura Similarmente, para una falla mnfásica de línea a tierra, cn el neutr aterrizad sólidamente en el secundari del transfrmadr, la crriente en ds fases del primari es tan sl el 58 % de la crriente en el secundari, y para una falla trifásica en el secundari, la crriente en el primari es igual para una falla mnfásica. Para está cndición, la curva del dispsitiv de prtección del primari debe ser desplazada hacía la derecha la curva de dañ del transfrmadr debe ser desplazada hacía la izquierda un 58 %. Estas adaptacines garantizan que el dispsitiv de prtección del primari pueda prteger adecuadamente el transfrmadr para diferentes tips de fallas en el secundari, y garantizar una crdinación adecuada cn el dispsitiv aguas abaj. Pickup: El términ pickup ha adquirid distints significads. Para muchs dispsitivs, pickup es definid cm la mínima crriente para entrar en funcinamient. Esta definición es frecuentemente usada cuand se describe la característica de un relé. Pickup también es utilizad para describir el funcinamient de un disyuntr de baja tensión cn un element de descnexión electrónica. Curva tiemp-crriente (TCC). Interpretación de la curva. La curva tiemp-crriente (TCC pr sus siglas en inglés) define el tiemp de funcinamient de un dispsitiv de prtección para diferentes magnitudes de la crriente de funcinamient. Múltiples curvas en una misma página se des-

41 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 25 cribe cm una típica crdinación de prteccines. Las curvas sn graficadas en escala lgarítmica, cn el tiemp en la escala vertical y la crriente en la hrizntal. El factr multiplicadr elegid y el nivel de tensión deben de ser cnsiderads a la hra de graficar. En la gráfica el tiemp cer es cnsiderad el instante que curre la falla. La relativa psición de la curva en el gráfic refleja la respuesta de cada dispsitiv en el tiemp. La región baj la curva y a la izquierda de esta es la región de n peración del dispsitiv. A la derecha de la curva es la región de peración ( accinamient del dispsitiv). Para sistemas radiales simple, tds ls dispsitivs entre el punt de falla y la fuente experimentan aprximadamente la misma crriente de crt circuit. Iniciand en un tiemp de 0.01 segunds y a un valr de la crriente de falla, se prcede hacía arriba en el trazad de la gráfica, la primer curva en ser intersecada, crrespnderá al primer dispsitiv en accinarse. La intersección en este punt también indica l que durará en perar. Las curvas que están a la derecha pertenecen a ls dispsitivs de prtección aguas arriba dispsitivs de prtección secundaris. En general para minimizar la pérdida de servici, esté dispsitiv aguas arriba n debe de perar hasta que se le de el tiemp ( margen) adecuad para detectar y aislar la falla. Variacines en la curva. Cn el fin de crdinar diverss dispsitivs de prtección, es necesari entender la peración y característica de sus curvas de tiemp-crriente. Existen ds tips básicas de curvas: De línea sencilla y de banda. La de línea sencilla crrespnde a ls relés de sbrecrrientes, esta indica el tiemp aprximad que el dispsitiv actuará para iniciar la apertura de un disyuntr asciad al relé. Cm se muestra en la figura 2.12, para una crriente F 1, el dispsitiv pera en un tiemp T 1 más ls errres de ajustes, tlerancias de fabricación, y dispar del disyuntr. En media y alta tensión ls disyuntres se activarán en ls rdenes de 1.5 a 8 cicls. Las curvas de bandas, que crrespnde a ls fusibles y disyuntres de baja tensión, incluyen tlerancias y tiemps de peración. Cm se muestra en la figura 2.13, T 1 es el máxim tiemp que la falla existirá antes de que el dispsitiv actúe. El tiemp T 2 representa el tiemp máxim que durará el dispsitiv para interrumpir y aislar la falla. Las curvas de ls disyuntres de baja tensión tiene frma de banda y están dispnibles en gran variedad de frmas, dependiend del fabricante y tip de dispar (térmic, magnétic, term-magnétic, eléctric). Ls tres primers tips se abrdarn cn anteriridad. Ls dispsitivs cn dispar eléctric frecen ajustes en lng-time, shrt-time, instantáne y prtección grund-fault. Dependiend de la aplicación, tdas niguna de las pcines sn usadas, en

42 26 2 Marc de referencia Figura 2.12: Ejempl de curva tiemp-crriente para un relé de sbrecrriente. (IEEE, 2001). la figura 2.14 se muestra su curva característica. CTIs. Cuand se gráfica una crdinación de curvas, ciert interval de tiemp se debe de mantener entre las curvas de ls dispsitivs, cn el fin de btener una peración selectiva (dispar en rden cmenzand pr la prtección primaria hasta las secundarias) y reducir ls dispars de dispsitivs n deseads. Cm se mencinó anterirmente, la curva de dispar de un relé de sbrecrriente es una simple línea y, cm tal, n incluye errres de cnfiguración, tlerancia y el tiemp de peración del disyuntr, características que se incluyen en las curvas cn frma de banda (curvas de fusibles y disyuntres de baja tensión). La Figura 2.15 resume ls mínims CTIs de aplicacines que nrmalmente se encuentran en la industria. Ests valres representan el valr mínim y n se deben de aplicar siempre, dependerá de la situación. Para sistemas cn múltiples dispsitivs en cascada, ests intervals pueden ser usads para mi-

43 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 27 Figura 2.13: Ejempl de curva tiemp-crriente para un fusible. (IEEE, 2001). nimizar ls ajustes de ls tiemp de retard aguas arriba y limitar de la mejr manera el dañ prducid pr una falla. Para sistemas cn pcs dispsitivs en cascada, se tendrá más libertad en establecer ls intervals. Planeamient inicial e infrmación requerida para un estudi de crdinación. Siete pass se recmiendan seguir en el planeamient de un estudi de crdinación: 1. Desarrllar un diagrama unifilar del sistema baj estudi. La mayr parte de ls dats en este diagrama sn usads en el cálcul de crrientes de crtcircuit, crrientes de fluj de carga, capacidades y ajustes de ls dispsitivs de prtección. El diagrama debe de cntener la siguiente infrmación: Dats de disyuntres y buses: Mstrar en ls buses y disyuntres tdas las tensines, crrientes, capacidades interruptivas, y tiemp de dispar. También indicar la cndición del dispsitiv (nrmalmente cerrad abiert).

44 28 2 Marc de referencia Figura 2.14: Ejempl de curva tiemp-crriente para un disyuntr cn dispar eléctric. (IEEE, 2001). Dats de transfrmadres: Mstrar las tensines del primari y secundari, la ptencia aparente (kilvltampere), impedancia, cnexión, psición del tap, tip y tamañ de puesta a tierra (resistencia, reactancia, slida). Dats de generadres: Mstrar subtransitria, transitria y sincrnica reactancia, ptencia, tensión, factr de ptencia, cnexión y tip de puesta a tierra. Dats de cables: Mstrar calibre y distancia de ls cnductres, tip de cnductr, temperatura y cnfiguración. Dats del suministradr: Mstrar tensión, capacidad de crtcircuit (MVA) y razón X/R. Infrmación de ls dispsitivs de prtección: Mstrar tds ls relés, fusibles y disyuntres, su lcalización y cnexión, cn su respectiv circuit de dispar, sus crrientes de trabaj (nminales), capacidad interruptiva. Esta infrmación suele incluir ls rang de ajustes de dispar (lng-time, shrt-time, instantaneus, grund-fault).

45 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 29 Figura 2.15: Mínims CTIs utilizads para crdinar prteccines. (IEEE, 2001). Dats de las cargas: Mstrar caballaje de ls mtres y mstras ls dats cm crriente, crriente de rtr-blquead, tiemp de aceleración, reactancia transitria y subtransitria. Dats de cuadrs de distribución y cnmutación 2. Determinar las cnfiguracines nrmales, temprales y de emergencias para el sistema. Estas cnfiguracines pueden afectar las crrientes de crt circuit máximas. 3. Determinar la carga de fluj en el sistema. Ls dats actuales de carga sn valiss al cnfigurar ls dispsitivs de prtección, ya que se utilizan para dimensinar ls cables, equips y crrientes nminales de ls dispsitivs de prtección, est se realiza únicamente si se está realizand el diseñ de un nuev sistema eléctric. 4. Determinar el nivel de las siguientes crrientes en cada lcalización en el sistema. Máxima y mínima crriente mmentánea de crtcircuit (mnfásica y trifásica). Máxima y mínima crriente del cicl de interrupción de crtcircuit (trifásica). Máxima y mínima crriente de falla a tierra.

46 30 2 Marc de referencia 5. Determinar las características de ls dispsitivs de prtección y reclectar las curvas de prtección de ls misms. si es psible cncer el fabricante, mdel, catalg, estil, rangs de ajuste. 6. Reclectar las curvas limites de dañ térmic (curvas I 2 t) para varis dispsitivs en el sistema, incluyend: Cables. Ls cables n deben ser expuests a las crrientes de crt circuit que dañan el aislamient del cnductr debid a las altas temperaturas. Cm una guía para prevenir el dañ en el aislamient, típicas curvas de dañ grafican ls niveles de crrientes de crt-circuit versus duración de la falla (tiemp), estas curvas se pueden encntrar en el capítul 9 del IEEE Std De esta manera se escge el cnductr que sprte la crriente de falla, pr el tiemp que duren ls dispsitivs de prtección en aislar la falla. Transfrmadres. Ls transfrmadres también necesitan ser prtegids de las altas crrientes de crt-circuit. Las curvas de prtección de ls transfrmadres se pueden encntrar en el capítul 11 del IEEE Std C Mtres. Ls mtres también deben de ser prtegids de las crrientes de falla, incluyend niveles de crtcircuit y sbrecrriente. Pr l tant, la curva I 2 t de dañ del mtr cncer la crriente de rtr blquead deben de ser reclectadas para tds ls mtres. 7. Determinar ls ajustes existentes de tds ls dispsitivs aguas arriba y aguas abaj a ser crdinads. Este pas puede incluir rangs y ajustes de ls dispsitivs de la suministradra (cmpañía). Ls ajustes de ls relés aguas arriba puede limitar la selectiva crdinación del sistema. Prcedimient. Una crdinación de prteccines es un prcedimient de prueba y errr en el que las curva de tiemp-crriente de varis dispsitivs sn graficads en escala lgarítmica, de manera que una crdinación selectiva se pueda lgrar. El prces de ajuste del dispsitiv es un cmprmis entre bjetivs puests de máxima prtección del equip y la máxima cntinuidad de servici, pr l tant, una crdinación selectiva n se puede establecer en tds ls sistemas. El siguiente prcedimient muestra la prgresión lógica de ls pass necesaris para realizar una crdinación efectiva de tiemp-crriente, y establecer el tiemp de sbrecrriente de ls dispsitivs de prtección en el sistema.

47 2.1. Sistemas de prtección en redes industriales 31 a. Seleccinar el circuit que será crdinad. Trabajand desde aguas abaj hacía aguas arriba (desde la carga hacía la fuente). Determinar el ramal del circuit cn mayr ajuste de crriente. Típicamente, este punt será en la cnexión del mtr en el circuit, debid a la alta crriente de inrush durante el arranque. Sin embarg, si tr circuit derivad presenta un ajuste mayr de crriente, este debe ser seleccinad. b. Seleccinar la crrecta escala de crriente. Cnsiderand un gran sistema un cn más de una transfrmación de tensión, la curva del dispsitiv más aguas abaj deberá estár l más psible a la izquierda en la gráfica, de manera que las demás curvas n se aprieten a la derecha. El nivel máxim de crt circuit en el sistema es el límite de las curvas a la derecha, el númer de curvas graficadas en un papel suele ser limitadas. Más de cuatr cinc curvas en una gráfica genera cnfusión, sbretd si estas curvas se sbrepnen entre si. Tdas las curvas de ls relés serán graficadas en la misma escala de crriente, inclus si están en distint niveles de tensión. Cm ejempl, cnsiderems un sistema cn un transfrmadr D-Y de 750 kva cn 4160 V en el primari y 480 V en el secundari. Asumiend que este transfrmadr está equipad cn un disyuntr en el primari y un principal en el secundari supliend alguns disyuntres de ramales. En este sistema, la crriente de carga máxima del transfrmadr a 480 V es (750000)/(480*1.73)=902 A. Cuand fluyen 902 A en el secundari del transfrmadr, la crriente en el primari es el mism valr de crriente (902 A) multiplicada pr la razón de transfrmación (480/4160=0.115). En este cas, la crriente en el primari será 902 x = 104 A. Si la crriente de carga máxima es establecida para que sea 1 pu, entnces 902 A a 480 V = 104 A a 4160 V. En l que a crdinación de las curvas se refiere, ambas crrientes 104 A a 4160 V y 902 a a 480 V representan en mism valr de crriente en el circuit: crriente de carga máxima en el transfrmad de 750 kva y 1 pu crriente. Graficar la crriente en una gráfica de tiemp-crriente, 902 A a 480 V es igual que graficar 104 A a 4160 V. Este tip de manipulación permite el estudi de dispsitivs cn diferentes niveles de tensión en una gráfica de crdinación, si se seleccina la crrecta escala de crriente. c. Dibujar un pequeñ diagrama unifilar del circuit que representarán las curvas en la gráfica, cn ls dispsitivs en el diagrama. d. Sbre la escala lgarítmica, indicar ests punts (si aplican): 1. Máxima crriente de crt circuit dispnible.

48 32 2 Marc de referencia 2. Crriente de carga máxima en ls transfrmadres y crriente de flujs de carga significativas. 3. I 2 t punts de dañ curvas para transfrmadres, cables, mtres y trs equips. 4. Punts de la crriente inrush del transfrmadr. 5. Curva de inici de mtr, indicand la crriente a rtr blquead, crriente de carga máxima y tiemp de aceleración. e. Cmenzar trazand las curvas de prtección desde baja tensión. Una vez se haya seleccina una especifica escala para la crriente, calcular ls multiplicadres aprpiads para ls diferentes niveles de tensión. Las curvas características de ls dispsitivs y las curvas de dañ de ls equips se pueden clcar sbre una superficie brillante lisa cm una hja blanca de papel en una caja de visualización traslúcida iluminada dibuj de cuadr. La selectiva crdinación de ls dispsitivs de prtección se debe de basar en la características limitadas de ls dispsitivs en serie (incluyend ls intervals de crdinación CTIs mencinads anterirmente), ls límites impuests pr las crriente de carga máxima, crrientes de crt circuit, arranques de mtres, curvas de dañs térmics, y aplicacines de estadáres requerids pr el NEC. Crdinación de prteccines de Falla a tierra. Mientras que muchs discuten sbre ls mérits de ls diferentes tips de prteccines de falla a tierra, ds factres sn cmúnmente aceptads: Ls arcs de falla a tierra sn ls más destrutivs, pr que ls arcs limitan la crriente de falla detectada pr ls dispsitivs de fase. La selectividad puede lgrarse sl si se incluyen más de un nivel de relés de falla a tierra. El NEC exige un sól relé de falla a tierra en el equip de servici que el ajuste de prtección n supere ls 1200 A y el tiemp máxim de retras para crrientes de 3000 A más deberá ser de 1 s, en edificis de salud, se requieren ds niveles de prtección de falla a tierra.

49 2.2. Estudi del crtcircuit Estudi del crtcircuit Intrducción Un crt circuit es un fenómen eléctric que curre cuand ds punts entre ls cuales existe una diferencia de ptencial se pnen en cntact entre sí, caracterizándse pr elevadas crrientes circulantes hasta el punt de falla.(marcial, 2001) Las crrientes de crtcircuit sn alimentadas pr elements activs cm: ls generadres, mtres, la cmpañía distribuidra de electricidad, etc., y se limitan atenúan pr elements pasivs del sistema cm: impedancias de cnductres, transfrmadres, reactres, etc. Ls estudis de crtcircuit se deben de realizar al mment de diseñar el sistema eléctric, y lueg actualizarse cuand se realicen mdificacines imprtantes remdelacines cm sería el cas de: Cambis en la capacidad de crtcircuit de la cmpañía distribuidra debid a que, cnfrme nuevs generadres y líneas de transmisión se incrpran al sistema, la capacidad de crtcircuit tiende a crecer. Cambis en la cnfiguración,del sistema primari secundari de la instalación industrial. Cambi en ls transfrmadres en las impedancias de ls misms. Cambi en la lngitud dimensines de ls cnductres. Aument de ls mtres interns de la empresa. Sin embarg la buena práctica acnseja, que dichs estudis deben de realizarse pr l mens cada cincs añs en las instalacines. Es a cnsecuencia de las ampliacines y mdificacines del sistema, dnde ls ingeniers a carg del mantenimient adquieren respnsabilidad, de hacer el reemplaz de interruptres fusibles, realizar la instalación de dispsitivs limitadres de crriente, cm ls reactres. La elección de ls dispsitivs de prtección, se hace en la mayría de ls cass únicamente desde el punt de vista de ampacidad sea, de la capacidad que tengan ls misms de manejar un ciert valr de crriente en cndicines nrmales de peración. Sin embarg, el cálcul y elección deben de hacerse cnsiderand las crrientes de crtcircuit. En el cas de cnsiderar slamente la crriente nminal de peración, al efectuarse una sbrecarga en el sistema, simplemente l que sucederá es que la prtección se fundirá disparará según sea el cas. Per, si se tuviese una cndición de falla y la capacidad interruptiva se seleccinó sin ningún estudi de crtcircuit previ, simplemente las prteccines estallarán ya que n tienen el sprte necesari para absrber la energía esperada.

50 34 2 Marc de referencia El primer pas antes del estudi de crtcircuit es cntar cn un diagrama unifilar de la instalación que se va a analizar. Este diagrama debe de cntar cm mínim de: Dats cm: marca, mdel, tensión, ampacidades y capacidades interruptivas de ls dispsitivs de interrupción del sistema. Marca, calibre y lngitud de ls cnductres del sistema. Marca, impedancia prcentual, tensión de peración y ptencia de ls transfrmadres instalads en el sistema. Dats de placas de mtres. Crriente de crtcircuit Definición La crriente de crt circuit se puede entender análgamente cm el fluj de agua en una planta hidreléctrica (figura 2.16); est es, la cantidad de agua que fluya en cndicines nrmales depende de la carga de las turbinas, en este cas n es de mayr imprtancia que el embalse sea grande pequeñ, este fluj es cmparable a la crriente de carga nminal en un sistema de distribución. Entnces si la presa se rmpe la cantidad de agua que fluirá dependerá de la capacidad del embalse, y tendrá muy pca relación cn la carga de las turbinas, en este cas si tiene mucha imprtancia si el embalse es grande pequeñ, al igual que en un sistema eléctric, la crriente de falla está relacinada cn la capacidad de ptencia que puede entregar la empresa que suministra la energía. Así cm el fluj de agua en la planta hidreléctrica, la crriente eléctrica de carga prduce trabaj útil, mientras que la crriente de crt circuit prduce efects destructivs. Las crrientes de crtcircuit representan una alta cantidad de energía térmica y fuerzas electrmagnéticas que causan que ls cnductres, interruptres termmagnétics de ptencia, duct de barras y tablers de distribución se puedan dblar, causar latigazs explsines cnducentes de incendi que pueden quemar matar a persnas que se encuentren cerca de la falla.(ureña, 2014) Naturaleza de la crriente de crtcircuit La crriente de crtcircuit se cnfrma de una crriente alterna de frecuencia de servici cn amplitud variable en el tiemp, y de crriente cntinua superpuesta (cmpnente unidireccinal)que varía entre el 80 % del valr eficaz del cmpnente altern hasta que se atenúa a un valr de cer, dand lugar a una nda asimétrica (figura 2.17).(Ureña, 2014)

51 2.2. Estudi del crtcircuit 35 Figura 2.16: Analgía entre las crrientes de carga y crt circuit cn el fluj de agua en una planta hidreléctrica.(marcial, 2001) Figura 2.17: Desarrll de la crriente de falla.(ureña, 2014) Fuentes de crriente de crtcircuit La crriente de crtcircuit ttal puede estar frmada, de ds tres fuentes que aprtan crrientes de crtcircuit, la primera, la cnstituyen ls generadres, sean ests ls instalads en la planta en la red de distribución (cmpañía distribuidra), ambs. La segunda fuente la cnstituyen ls mtres de inducción sincrónics instalads a l intern de la industria. La cmpañía distribuidra generalmente prprcina infrmación acerca de sus psible crriente de crtcircuit, esta es la mayr fuente de crriente,

52 36 2 Marc de referencia la impedancia que limita mayrmente la crriente prveniente de la cmpañía es generalmente la del transfrmadr principal. La segunda mayr fuente de crriente de crtcircuit sn ls mtres prpis. Para el cas de ls mtres sincrónics, apenas se establece el crtcircuit, la tensión en las inmediacines de la falla, se reduce, el mtr entnces n absrbe energía, cmienza a desacelerarse, per la inercia de la carga y la del mtr tienden a mantenerl en rtación y cm sigue siend excitad se cmprta cm un generadr y entrega crriente pr muchs cicls después de que se manifiesta la falla. Para el cas de ls mtres de inducción, cuand se elimina la tensión, mment del crtcircuit, la máquina sigue girand pr inercia y cm el fluj en el rtr n desaparece instantáneamente, se genera un vltaje en el estatr, y cm cnsecuencia una crriente que alimentará la falla. La crriente generada pr el mtr, se anula casi cmpletamente en 4 cicls, per dura l suficiente para afectar el funcinamient del dispsitiv de interrupción en el instante inicial del crtcircuit y en el instante de interrupción si éste se accina dentr de 1 2 cicls después de la falla.(rjas, 2003) La magnitud de la crriente de falla depende del caballaje, de la tensión, de la reactancia de la máquina y de la impedancia cmprendida entre la máquina y la falla. Cm cnclusión, ls mtres sincrónics deben siempre tmarse en cuenta, y ls mtres de inducción se tman en cuenta, sl cuand interese encntrar la crriente inmediatamente después de presentarse la falla. La reactancia de las máquinas sincrónicas (mtres y generadres) n tiene un sl valr cm sucede cn un transfrmadr un cable (Ureña, 2014), si n que es cmpleja y variable cn el tiemp, esta variación se presenta en tres etapas: La reactancia subtransitria Xd : es la reactancia aparente en el estatr en el instante en que se prduce el crtcircuit, determina la crriente que circula en el devanad del estatr durante aprximadamente ls ds primers cicls (10 a 20 milisegunds). La reactancia transitria Xd : es la reactancia aparente después de ls primers cicls. Ésta reactancia determina la intensidad que circula durante el interval psterir al que se indicó anterirmente hasta uns cuatr cicls 500 milisegunds, y en el que la reactancia subtransitria cnstituye el factr decisiv. La reactancia sincrónica Xd: es la reactancia que determina la intensidad que circula cuand se ha llegad a un estad estacinari. Sl se hace sentir sus efects después de transcurrir alguns segunds desde el instante en que se ha prducid el crtcircuit y pr tant carece de valr en ls cálculs de crtcircuit.

53 2.2. Estudi del crtcircuit 37 La presencia de esta variación hace que la crriente de crtcircuit inicie cn un valr alt y decaiga a un valr estable después de un tiemp, cm se muestra en la figura Figura 2.18: Variación de la crriente de crtcircuit suministrada pr la máquinas sincrónicas.(ureña, 2014) La tercera fuente de crriente generalmente n existía en el pasad, sin embarg la cgeneración es un fenómen en crecimient,y además, en sitis remts la generación prpia pdría reemplazar a la cmpañía distribuidra. Cuand se da un crtcircuit en un sistema alimentad pr un generadr, éste cntinua en prducir tensión pr que la excitación de camp se mantiene

54 38 2 Marc de referencia y el mtr primari mantiene la velcidad en el generadr, la tensión generada prduce una crriente de crtcircuit de gran magnitud que fluye hacia la falla, limitada slamente pr su reactancia y la impedancia presente entre el generadr y la falla. Figura 2.19: Crrientes de crtcircuit aprtadas pr las diferentes fuentes. (IEEE, 2001) N está de más aclarar que ls transfrmadres, n sn fuentes de crrientes de crtcircuit, simplemente se limitan a cambiar la tensión y la crriente de ls sistemas, per n ls generan. El transfrmad más bien limita la crriente de crtcircuit, deja pasar sl una parte de ella, debid a la impedancia presente en sus devanads. Tips de crtcircuits En ls sistemas eléctrics se distinguen ds tips de fallas de crtcircuit, las balanceadas triplares, y las desbalanceadas, también llamadas biplares uniplares (Ureña, 2014). Se dice que un crtcircuit es franc, cuand ls

55 2.2. Estudi del crtcircuit 39 prcedimients de cálcul se hacen en base a impedancia igual a cer en el punt de crtcircuit. Falla balanceada La falla triplar trifásica franca (figura 2.20), se da cuand las tres líneas del sistema sn aterrizadas en un punt en el cual la tres tensines de falla sn nulas, y las tres fases tienen cargas simétricas, debid a las crrientes simétricas de crtcircuit, que están desfasadas 120 grads eléctrics, independientemente de si este punt está n aterrizad. Figura 2.20: Falla trifásica franca (balanceada), Fallas desbalanceadas (uniplares, biplares). (IEEE, 2001) Este tip de falla se prduce en un 5 % de ls cass, y se le ascia pr l general, la capacidad de crtcircuit más alta, en relación cn las demás tips de fallas, así que el estudi de fallas trifásicas nrmalmente es suficiente para determinar las prteccines, en el cas de sistemas industriales. Sin embarg en grandes sistemas, cuand el neutr está francamente a tierra, la crriente máxima de crtcircuit se manifiesta para una falla mnfásica a tierra, cuand ls transfrmadres principales que alimentan el sistema están cnectads en delta en la parte de alta tensión, y en estrella aterrizada francamente en el lad de baja. Nrmalmente ls grandes sistemas, tienen sus transfrmadres

56 40 2 Marc de referencia puests a tierra a través de reactancias resistencias para limitar la crriente de crtcircuit mnfásica a valres inferires a la de crtcircuit trifásica. Falla desbalanceada En este tip de fallas las tensines n sn tdas nulas, debid a la asimetría, se prduce la unión de fases y neutr (figura 2.20), en cas de que este exista. Pueden ser crtcircuits biplares uniplares. Las fallas biplares bifásics (cntacts fase a fase) cn sin cntact a tierra, se presentan en el 15 % de ls cass. En cambi las fallas uniplares mnfásicas, se presentan cn un 80 % de regularidad, sn crtcircuits de línea a tierra. Aunque la falla de línea a tierra sea el tip de falla más cmún en ls sistemas, ns interesa saber el valr máxim de crriente de falla, pr l que ls prcedimients de cálcul de crtcircuits se hacen en base a impedancia igual a cer en el punt de crtcircuit, l que es l mism, cm crtcircuits francs (Rjas, 2003). 2.3 Métd de ls kva s equivalentes. Justificación del métd La mayría de ls métds que se utilizan para hacer estudis de crtcircuit (equivalente de Thévenin, cmpnentes simétricas, matriz de impedancias, etc), se han basad en la manipulación de las impedancias del sistema, de tal manera de btener una impedancia equivalente (Z eq ), para cada punt en que se desea determinar la crriente de crtcircuit, una vez determinada la impedancia equivalente, la crriente de crtcircuit se encuentra dividiend la tensión de línea en el punt pr la Z eq, cnfrme a la Ley de Ohm (I cc = V/Z eq ), bligand a un cálcul pr separad para n punts a analizar, ests métds requieren n sl de tiemp, si n también de mucha cncentración, ya que pr la elevada cantidad de cálculs diferentes pr realizar, puede cnducir al errr. Otr incnveniente cn ls métds tradicinales de cálcul, es que, n es intuitiv, se puede cmeter un errr y n detectarl, pr que el métd n permite btener una aprximación del resultad. El métd de ls kva s, además de eliminar la gran cantidad de cálculs, ya que ls valres se calculan simultáneamente, permite anticipar el valr aprximad en cada pas y así determinar de inmediat si se cmetió algún errr.

57 2.3. Métd de ls kva s equivalentes. 41 Generalidades del métd. El métd se cnceptualiza en el hech de que, la magnitud de crriente que un dispsitiv activ puede entregar durante un crtcircuit, está directamente ligad cn sus kva s equivalentes (kv A eq ), así también la magnitud de crriente que un element pasiv cm una impedancia permite que pase, estará también ligad cn ls kva s equivalentes de la impedancia (Ureña, 2014). El métd se basa en manipular ls kva s de ls elements del circuit, en vez de sus impedancias. Éste métd permite la determinación de ls kva s equivalentes en cada punt del sistema, determinándse ests en frma simultánea, la crriente de crtcircuit (I cc ) se btiene dividiend ls kv A eq del punt pr la tensión de línea que le crrespnde, cm muestra (2.2) I cc = kv A eq kv 3. (2.2) Cm ls sistemas trifásics se resuelven cm mnfásics cn neutr de retrn, ls kva s y kv se refieren a valres de fase, per cm se acstumbra utilizar el valr ttal de ls kva s del sistema trifásic y ls kv de línea, hay que dividir ests respectivamente pr 3 y 3 para encntrar ls respectivs valres de fase. Así que ls kva s trifásics se pueden expresar en función de la crriente de línea y de la tensión de línea cm se muestra en (2.3) kv A = kv I 3, (2.3) alternativamente ls kva s trifásics, pueden también mstrarse en función de la tensión de línea y de la impedancia del circuit (impedancia de fase a neutr), cm se muestra en (2.4) kv A = 1000 kv 2. (2.4) Z De (2.3) se deriva que ls kva s varían directamente cn la crriente I, está relación significa que si la crriente se cnsidera que fluye en un circuit eléctric, también se puede cnsiderar que ls kva s fluyen en el mism circuit. De (2.4) vems que ls kva s equivalentes varían en frma inversa que la impedancia Z crrespndiente, est quiere decir que si la impedancia aumenta, ls kva s disminuyen y si la impedancia disminuye, ls kva s equivalentes aumentan, esta relación inversa entre ls kva s equivalentes y sus relativas impedancias ns dice que ls kva s equivalentes cnectads en serie se cmprtan de la misma manera que las impedancias cnectadas en paralel y que ls kva s equivalentes cnectads en paralel se cmprtan cm las impedancias cnectadas en serie, cm se muestra a cntinuación:

58 42 2 Marc de referencia Elements del circuit cnectads en paralel: Z T OT AL = { 1 Z Z Z N } 1, kv AT OT AL = kv A 1 +kv A kv A N Elements del circuit cnectads en serie: Z T OT AL = Z 1 + Z Z N, kv A T OT AL = { 1 kv A kv A kv A N } 1 Determinación de ls kva s equivalentes. El métd requiere que el sistema eléctric sujet a análisis, y su respectiv diagrama unifilar, sea transfrmad se determinen ls kva s equivalentes de cada element que aprte limite la crriente de crtcircuit, para tal efect se deben de seguir ls siguientes pass. kva s equivalentes del sistema de distribución. El valr de ls kva s que aprta la distribuidra, generalmente es dada pr la cmpañía. La infrmación puede estar dada en MV A cc en kv A cc, per si se ns suministra la crriente de crtcircuit I cc, utilizarems (2.5) para cnvertirla a kva s de falla. kva s equivalentes de generadres interns. kv Acc = 3 I cc kv. (2.5) La placa de ls generadres interns indica el valr de la reactancia subtransitria en p.u. (X d p.u.), es imprtante recrdar que ésta reactancia se manifiesta únicamente en ls primers cicls de la falla y prduce el aprte de la máxima crriente de crtcircuit pr parte de ls generadres. La determinación de ls kva s equivalentes de un generadr está dada pr (2.6) kv Acc eq = kva s equivalentes de mtres interns. kv A del generadr X d p.u.. (2.6) Las placas de ls mtres tienen indicada la letra de códig del mism (para ls mtres fabricads antes de 1996) bien ls códigs de diseñ NEMA (para ls mtres fabricads de 1996 en adelante) que definen la crriente a rtr blquead del mtr. Para determinar la crriente de crtcircuit que puede entregar un mtr, sn necesaris la tensión nminal, ls caballs de fuerza y la letra de códig en su placa, para saber la crriente se prcede cn (2.7) y (2.8) kv A cc = hp (factr de letra cdig), (2.7)

59 2.3. Métd de ls kva s equivalentes. 43 I cc = kv A cc 3 V. (2.8) Si n se cuenta cn infrmación específica de la máquina, entnces, se cnsidera que la crriente inicial de crtcircuit que puede entregar un mtr, crrespnde prácticamente cn la impedancia a rtr blquead (crriente de arranque a plena carga)(rjas, 2003), pdems cnsiderar una crriente a rtr blquead igual a 6 veces su crriente a plana carga, l cual ns da para el mtr una X d p.u. = 100 %/600 % = 0, 17, valr de reactancia subtransitria que se usará para determinar ls kva s equivalente de mtres de 50 hp más. Las características de ls mtres más pequeñs limitan más el fluj de crriente que la de ls mtres grandes, así que en el cas de mtres menres a 50 hp, cnsiderams una crriente a rtr blquead igual a 5 veces su crriente a plana carga, l que da una X d p.u. = 0, 20. Ests valres se cnsideran también en grups de mtres, cn características similares, que estén funcinand al mism tiemp. En ls sistemas a 600 V mens ls Cuadr 2.3: Reactancias subtransitrias a cnsiderar para mtres. Capaciadad X d p.u 50 hp más 0,17 menres a 50 hp 0,20 disyuntres y fusibles se accinan tan rápid que sl la crriente que fluye durante el primer medi cicl interesa, pr es slamente se cnsideran las reactancias subtransitrias. Para ls mtres es válida la aprximación de que 1 hp es igual a 1 kv A, así que la cntribución de un mtr al crtcircuit está dada pr (2.9) hp del mtr kv Acc eq = X d p.u.. (2.9) En el cas de una planta industrial cn gran cantidad de mtres, dnde es impredecible saber cuants están trabajand en el mment del crtcircuit, se utiliza ls siguientes criteris de cálcul(ureña, 2014): En sistemas 240 V, 480 V 600 V, se tma y se supne que ls mtres peran agrupads en el bus cntigu a la prtección principal, pr l que suman en ttal una ptencia igual al 100 % de ls kva del transfrmadr que ls alimenta. En sistemas 208 V / 120 V, generalmente la mayr carga crrespnde a iluminación y en menr prprción a mtres. Si n se cuenta cn infrmación precisa, se tma que el máxim caballaje de ls mtres

60 44 2 Marc de referencia que trabajan a un mism tiemp es de un 50 % del ttal de ls kva de ls transfrmadres y generadres que alimentan a ese grup. kva s equivalentes de ls transfrmadres. Una característica de ls transfrmadres es que sus devanads se pnen y limitan ls valres de kva s de crtcircuit dispnibles a un lad del transfrmadr, cuand curre la falla al tr lad. Para cualquier transfrmadr, ls kva s equivalentes se calculan cn (2.10) kv Acc eq = kv A del transfrmadr, (2.10) %Z 100 la %Z de un transfrmadr es igual al prcentaje de tensión en el primari, requerida para hacer circular en el secundari la crriente de plena carga, cuand el secundari está en crtcircuit. La impedancia real de un transfrmadr cn nrmativas UL puede variar en un ±10 % del valr indicad en la placa del transfrmadr, pr l tant, muchas veces se acstumbra en multiplicar la impedancia indicada de ls transfrmadres pr el factr 0,9, cn l cual se indica que la impedancia real del transfrmadr puede ser un 10 % menr que la indicada en la placa, una razón más para el us de este factr, es que la tensión suministrad pr la cmpañía distribuidra puede variar dentr de un ciert rang, y una tensión más alta da lugar a una crriente de crtcircuit mayr, situación que se cubre cn la aplicación del factr multiplicadr indicad. kva s equivalentes de ls cnductres. Una lngitud de cable es una impedancia serie que limita la crriente de crtcircuit, ls cnductres pseen uns kva s equivalentes que ns indican la cantidad de kva de crtcircuit que puede pasar a través del cnductr, cada calibre y cnfiguración de cnductres tiene características de impedancias únicas que se encuentran en tablas. Teniend est presente, ls kva s equivalentes del cnductr se calculan cn (2.11) kv Acc eq = (1000) (kv de linea)2 Z Ω/fase, (2.11) Dnde: Z Ω/fase = Z cable en Ω/Km Lngitud en Km. (2.12) # de cnductres pr fase Nrmalmente pdems utilizar sl el valr de la reactancia, para realizar cálculs de crtcircuit a excepción de ls cnductres de pca capacidad en

61 2.3. Métd de ls kva s equivalentes. 45 sistemas de mens de 600 V, pr que en estas circunstancias, la resistencia es predminante sbre la reactancia y ambas deben de tmarse en cuenta en la determinación de ls kva s equivalentes(rjas, 2003). kva s equivalentes de ls reactres. Un reactr es una bbina que al igual que ls devanads de ls transfrmadres, tienen efects limitadres de crriente de crtcircuit. Estas bbinas sn instaladas en serie cn cada fase de un sistema trifásic, cn el bjetiv de atenuar la entrada de crrientes de crtcircuit de la fuente. Al igual que en ls cnductres, ls kva s del reactr se determina cn (2.13) kv Acc eq = (1000) (kv de linea)2 Z Ω/fase, (2.13) Cálcul de la crriente de crtcircuit en fallas trifásicas, bifásicas y mnfásicas. Para determinar la crriente de crtcircuit, debems de elegir el tip y lcalización de la falla. En las planta de alta tensión que generalmente tienen el neutr directamente aterrizad, se presenta la crriente máxima de crtcircuit cuand la falla curre entre una fase y tierra (falla mnfásica), en ests cass la alimentación se efectúa pr medi de transfrmadres generadres cnectads en delta - estrella cn neutr a tierra. En las plantas de baja tensión, en las cuales, ls transfrmadres generadres que alimentan la industria tienen el neutr cnectad mediante una impedancia a tierra, basta cn calcular un crtcircuit trifásic franc (falla trifásica) para la selección de ls dispsitivs de prtección. Cálcul de la crriente en falla trifásica franca Para determinar la crriente de falla trifásica, se siguen ls siguientes pass: 1. Lueg de tener el diagrama unifilar detallad, cn tds ls valres de transfrmadres, cnductres, mtres y prteccines, se debe de hacer una reducción del mism, dnde se muestre slamente ls elements de interés (elements que cntribuyan limiten la crriente de falla). Cn el fin de facilitar el prcedimient de cálcul, dibujar ls generadres pr encima de las barras, y ls mtres pr debaj de éstas. 2. Cn las ecuacines (2.5) a (2.13), se calculan ls kva s equivalentes y se escriben al lad de cada element.

62 46 2 Marc de referencia 3. Dibújese una flecha hrizntal en cada un de ls punts de unión de ls elements, se debe de adptar una cnvención en cuant a la dirección del fluj de kva s, pr ejempl, ls kva s presentes sbre la flecha, significan que fluyen desde aguas arriba, y ls antads debaj de la flecha, fluyen de aguas abaj hacía la falla. 4. Se cmbinan ls kva s de ls elements del sistema, se recmienda iniciar desde abaj hacía arriba, sumand el fluj de ls elements que están en paralel hasta alcanzar la acmetida, punt en el cual se inicia el fluj aguas abaj, recrdand que en un nd la suma de ambs flujs siempre es la misma. 5. Para cncer la crriente de falla trifásica en cualquier punt del sistema, se suman ls kva s equivalentes prvenientes aguas arriba y aguas abaj, ubicads a ambs lads de las flechas, la suma ttal se cnce cm ls kv Acc ttales. El cálcul de ls amperis simétrics se btiene de la expresión (2.14) cm se muestra en la figura Icc simetrica = kv Acc ttales kv 3, (2.14) Figura 2.21: Crriente de falla trifásica (Mn, 1974)

63 2.3. Métd de ls kva s equivalentes. 47 Para efects de selección de prteccines, simplemente se cnsidera el valr máxim simétric de crriente de crtcircuit. Sin embarg es imprtante aclarar, que en el mment en que se presenta un crtcircuit, se da una cmpnente unidireccinal, que depende del mment en que sucede el crtcircuit, est hace que el cálcul de ls amperis asimétrics sea necesari. Su cálcul se simplifica cn el us de factres multiplicadres (2.15), que cnvierten el valr simétric en asimétric. Ests factres dependen de la relación X/R del circuit hasta el punt de falla y pueden variar entre 1,0 y 1,8. Generalmente la literatura establece cm valr prmedi el de 1,6 para sistemas de más de 600 V, y el de 1,25 para sistemas pr debaj de esta tensión(ureña, 2014), la frma de encntrar la crriente asimétrica se detallará cn más detalle en la sección Nrmas IEC y ANSI para el cálcul de la crriente de crt circuit. Icc asimetrica = F actr multiplicadr Icc simetrica. (2.15) Cálcul de la crriente en falla mnfásica (Línea a neutr) Encntrar la crriente de falla de línea a tierra es tan fácil cm encntrar la de falla trifásica, tmand el ejempl resuelt de la figura 2.21, se nta que para la falla F, ls MVA sn 228. Ls MVA de la falla de secuencia psitiva (MV A X1 ) sn ls misms de la falla de secuencia negativa (MV A X2 ), pr l tant. MV A X1 = MV A X2 = 228 (2.16) Ls MVA de la falla de secuencia cer (MV A X0 ), deben ser calculads y lueg cmbinads cn ls de las fallas psitivas y negativas. Refiriéndns al ejempl de la figura 2.21, durante la falla en la barra de 12-kV sl el transfrmadr y el mtr cntribuyen a ls MVA s de secuencia cer, cm se muestra en la figura Debid a la cnfiguración delta en el primari del transfrmadr, el generadr n cntribuye a ls MVA s de secuencia cer. La reactancia de secuencia cer del transfrmadr es la misma que la reactancia de secuencia psitiva y negativa, pr l tant: MV A X0T = MV A X1 = MV A X2 = 198 (2.17) En ls mtres, la reactancia de secuencia cer es la mitad de la de secuencia psitiva y negativa, pr l tant: MV A X0M = 15 = 150 (2.18) 0, 1 Pr l tant ls MVA s ttales de secuencia cer sn: MV A X0 = MV A X0M + MV A X0T = = 348 (2.19)

64 48 2 Marc de referencia Figura 2.22: Cntribucines a la crriente de falla mnfásica (Mn, 1974) Para encntrar la crriente de falla se cmbinan ls MVA s de las tres secuencias, cm se muestra en la figura 2.23 Figura 2.23: Cmbinación de ls MVA s a la falla mnfásica, y crriente de la falla mnfásica (Mn, 1974) La magnitud de esta falla puede variar entre un 25 % y un 125 % de la magnitud de la falla trifásica.

65 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit El ANSI/IEEE 141 es la nrma de rigen american, que determina el prcedimient en ls cálculs de crrientes de crt circuit en Estad Unids y en ls países, que pr influencia tecnlógica, han adptad esta nrma, esta nrma va acmpañada pr trs estándares que se les cnce genéricamente cm la Serie C37 (Bjórquez, 2007). En varis países de Eurpa la nrma que reglamenta ls prcedimients de cálcul es la guía IEC 909, esta guía está dirigida a sistemas cn tensión nminal de hasta 230 kv, el IEC tiene su rigen en la nrma Alemana VDE Ls cncepts que se estableciern en páginas anterires, aplican a las nrmas IEC y ANSI, sin embarg existen diferencias fundamentales entre ellas (mdel matemátic, esfuerzs de crt circuit, prcedimient de cálcul, etc) que riginan resultads de cálcul distints, estas diferencias deberán de entenderse cabalmente para evaluar el impact técnic - ecnómic en sus aplicacines. En ests tiemps de intercambi de mercancías y servicis, se hace cnveniente y necesari un análisis cmparativa de ambas nrmas, cn el fin de cncer sus diferencias y similitudes más relevantes entre ellas y así usar adecuadamente esta infrmación en la aplicación tan variada e imprtante de ls estudis de crt circuit. La Nrma ANSI/IEEE Para facilitar el análisis de crt circuit la ANSI/IEEE separa y trabaja la crriente ttal de crt circuit en sus cmpnentes de AC y DC, y después integra sus efects cm se muestra en la figura El cálcul de la crriente de falla en ls diferentes períds de la nda, cnduce a definir tres intervals de tiemp, que definirán tres redes (IEEE, 1993), según las nrmas ANSI/IEEE las tres redes señaladas sn: la red de primer cicl, la red de interrupción y la red de 30 cicls, cabe mencinar que la única diferencia entre una red y tra es el valr que se asigna a las reactancias de cada máquina rtatria, las reactancias de ls elements pasivs sn las mismas en las tres redes (Bjórquez, 2007). La red de primer cicl La crriente de crtcircuit de primer cicl (mmentánea) representa el valr más alt de la crriente de crt circuit antes de que ls decaimients de DC y AC lleven la crriente de falla a un valr permanente, se cnsidera que este

66 50 2 Marc de referencia valr se presenta en un tiemp de medi cicl después de que la falla se ha iniciad. Esta red se usa para calcular la crriente mmentánea simétrica de crt circuit y ls esfuerzs de ls equips de prtección en el primer cicl después de haber currid la falla, las máquinas rtatrias se representan cn sus reactancias mdificadas pr un factr. Se recmienda que las ds últimas líneas del cuadr 2.4 sean sustituidas pr el cuadr 2.5 para simplificar ls cálculs en un sistema industrial. Esta red se usa para determinar crrientes mmentáneas de crt circuit y esfuerzs asciads para las aplicacines que aparecen en el cuadr 2.6 Cuadr 2.4: Multiplicadres de la reactancia ( impedancia) de las máquinas rtativas. Tip de máquina rtatria Red de primer cicl Red de interrupción Tds ls turbgeneradres 1.0 X d 1.0 X d Hidrgeneradres 0.75 X d 0.75 X d Tds ls mtres síncrnics 1.0 X d 1.5 X d Mtres de inducción Arriba de 1000 hp a 1800 r/min 1.0 X d 1.5 X d Arriba de 250 hp a 3600 r/min 1.0 X d 1.5 X d Tds ls demás, 50 hp y más 1.2 X d 3.0 X d Ls más pequeñs de 50 hp ignrar ignrar Cuadr 2.5: Multiplicadres de la reactancia ( impedancia) de las máquinas rtativas para una red cmbinada. Tip de máquina rtatria Red de primer cicl Red de interrupción Mtres de inducción Tds ls demás, 50 hp y más 1.2 X d 3.0 X d Menres que 50 hp 1.67 X d ignrar La crriente de crt circuit en el primer cicl se calcula cm se muestra en 2.20:

67 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit 51 Cuadr 2.6: Aplicación de la red de primer cicl. Tip de dispsitiv Interruptr de circuit de Alta Tensión Interruptr de circuit de Baja Tensión Fusible Tablers de Interruptres y CCM Relés Esfuerz Capacidad de cierre y trabad Capacidad Interruptiva Capacidad Interruptiva Sprte de Bus Ajuste instantáne Icc simetrica,primercicl = kv Acc ttales,primercicl kv, (2.20) 3 En esta red se cnsideran ds crrientes asimétricas de crt circuit, la crriente mmentánea de primer cicl y la crriente pic de primer cicl, llamadas en ETAP cm Asymm. ka rms y Asymm. ka Crest de Mmentary Duty, respectivamente. ANSI (IEEE, 1993) permite el us de factres de multiplicación de la crriente simétrica, para encntrar la crriente asimétrica, cm se muestra en 2.21 y Icc mm,asim = F M mm Icc simetrica,primercicl (2.21) Icc pic,asim = F M pic Icc simetrica,primercicl (2.22) F M mm = 1,6 para btener la crriente mmentánea de primer cicl. F M pic = 2,7 para btener la crriente pic de primer cicl. La red de interrupción Esta red presenta las siguientes características: Se usa para calcular ls esfuerzs de interrupción (de apertura de cntacts) Se usa para determinar crrientes de crt circuit de interrupción para aplicacines de interruptres de circuit (ICs) de mediana y alta tensión (arriba de 1 kv) En la aplicación de las crrientes calculadas en esta red, la nrma AN- SI/IEEE hace la siguiente distinción (Bjórquez, 2007).

68 52 2 Marc de referencia Ls ICs fabricads antes de 1964 tman cm referencia base la crriente ttal de crtcircuit de interrupción, a ests ICs se les cnce cm ICs cn Base de Crriente Ttal, en ests ICs aplica el IEEE Std. C Ls ICs fabricads después de 1964, y que tman cm referencia la crriente simétrica (cmpnente AC) de la crriente de crt circuit de la red de interrupción, se les cnce cm ICs cn Base de Crriente Simétrica, en ests ICs aplica el IEEE Std. C Para calcular la crriente de crt circuit en la red de interrupción, se usan las reactancias mdificadas de las máquinas rtatrias, estás reactancia se lcaliza en la segunda clumna de ls cuadrs 2.4 y 2.5. Cabe mencinar, que las impedancias de ls elements pasivs de la red n varían. La crriente de crt circuit de interrupción se calcula cm se muestra en 2.23: Icc simetrica,ciclinterrupcin = kv Acc ttales,ciclinterrupcin kv, (2.23) 3 Para el esfuerz de interrupción cn base de la crriente ttal, se deberán de caracterizar las cntribucines de ls diferentes buses al bus de falla cm lcal remta, se cnsidera lcal si la falla es alimentada desde generadres a través de n más de una transfrmación cn una reactancia externa en serie cn un valr menr a 1.5 veces la reactancia subtransitria del generadr, en cas cntrari se dice que la falla es remta. Si la cntribución es lcal remta, se determinan ls factres de multiplicación (FM) de las figuras 2.24 y 2.25, entrand el dat de la relación X/R del punt de falla y cn el dat del tiemp de apertura de cntacts del ICs, el tiemp de separación de cntacts se puede btener del fabricante y desde el cuadr 2.7. Cuadr 2.7: Definición del tiemp de separación de cntacts para ICs de alta tensión. En cicls (60 Hz). Tiemp nminal de interrupción Tiemp mínim de separación

69 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit 53 Figura 2.24: Factr de multiplicación remta para diferentes ICs y X/R, base de crriente ttal. (Bjórquez, 2007) cualquiera que sea el cas (lcal remta) se multiplica la crriente btenida en 2.23 pr el factr de multiplicación para btener el esfuerz de interrupción ttal, cm se muestra en Esf. de Int ttal = F M Icc simetrica, cicl interrupcin (2.24) Este valr representa el esfuerz de interrupción de la crriente de crt circuit ttal (asimétrica) para una falla trifásica franca, en un tiemp igual al tiemp de separación de cntacts. En la aplicación de ICs, esta crriente será camparada cn la capacidad de interrupción, ya sea para seleccinarl para verificar su adecuada capacidad. Para el esfuerz de interrupción cn base de crriente simétrica, el prcedimient es prácticamente el mism que se sigue para ICs cn base de crriente ttal, si la cntribución es lcal remta, el factr de multiplicación se determinan sbre las curvas de las figuras 2.26 y 2.27, dnde el eje vertical

70 54 2 Marc de referencia Figura 2.25: Factr de multiplicación lcal para diferentes ICs y X/R, base de crriente ttal. (Bjórquez, 2007) representa la relación X/R y la vertical el factr de multiplicación, se muestran para diferentes velcidades de apertura. cualquiera que sea el cas (lcal remta) se multiplica la crriente btenida en 2.23 pr el factr de multiplicación para btener el esfuerz de interrupción ttal, cm se muestra en Esf. de Int ttal = F M Icc simetrica, cicl interrupcin (2.25) Este valr representa el esfuerz de interrupción de la crriente de crt circuit ttal (asimétrica) para una falla trifásica franca, en un tiemp igual al tiemp de separación de cntacts. En la aplicación de ICs, esta crriente será camparada cn la capacidad de interrupción, ya sea para seleccinarl para verificar su adecuada capacidad.

71 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit 55 Figura 2.26: Factr de multiplicación lcal, falla trifásica, base de crriente simétrica. (Bjórquez, 2007) La red de 30 cicls Esta red se usa para calcular las crrientes mínimas, de estad permanente, que se requieren para perar ls relevadres actuads pr crriente, las partes de la instalación eléctrica en las que se debe de realizar el estudi de esta red, sn aquellas dnde se tiene la mínima generación, es decir psee carga mínima se la falla se puede dar en la nche, cn estás cndicines, cuand curre la falla, alguns interruptres pdrías abrir y dejar fuera algunas cargas. En esta red, ls generadres de la planta se representan cn su reactancia transitria cn una reactancia grande, que se relacina cn la magnitud del decaimient de la crriente de crt circuit en el tiemp desead. El tip de máquina rtaria y su representación en la red de 30 cicls se muestran en el cuadr 2.8, nótese que las máquinas de inducción, ls mtres síncrns y ls cndensadres n sn cnsiderads en el cálcul de fallas en esta red. Esta red se usa para determinar crrientes mmentáneas de crt circuit y esfuerzs asciads para las aplicacines que aparecen en el cuadr 2.9, (Bjórquez, 2007).

72 56 2 Marc de referencia Figura 2.27: Factr de multiplicación remta, falla trifásica, base de crriente simétrica. (Bjórquez, 2007) Cuadr 2.8: Impedancia en la red de 30 cicls. Tip de máquina X a cnsiderar Suministradr X Turbgeneradr X Hidrgeneradr X d Cndensadr infinita Mtr Síncrnic infinita Máquina de Inducción infinita La Nrma IEC Cm se mencinó anterirmente las nrmas IEC han sid desarrlladas en Eurpa y abarcan tds ls temas de la Electrtecnia, la nrma que rige el calcul de las crrientes de crt circuit es la IEC 60909, en esta nrma se abarcan sistemas de baja y alta tensión, hasta 230 kv, cn frecuencias de Hz. En ls cálculs usand la nrma IEC se csideran la distancia desde la lcalización de la falla hasta ls generadres síncrns. Así se hace la distinción: Falla lejana al generadr: La crriente de crt circuit n psee

73 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit 57 Cuadr 2.9: Aplicación de la red de 30 cicls, (Bjórquez, 2007). Tip de dispsitiv Interruptr de ciruit de alta tensión Interruptr de ciruit de baja tensión Fusible Tablers Relevadres Esfuerz N aplica N aplica N aplica N aplica Ajustes de sbrecrriente decaimient en la cmpnente AC, figura 2.28, la cmpnente de AC permanece esencialmente cnstante. Figura 2.28: Crriente de crt circuit de una falla lejana de un generadr, crriente alterna cnstante. (IEC era Edición 2001) Falla cercana al generadr: En ests sistemas la cmpnente de AC cuenta cn decaimient, figura 2.29, es una cndición en que pr l mens una máquina síncrna cntribuye a la crriente inicial de crt circuit esperada, ls mtres cntribuyen cn más del 5 % de la crriente simétrica inicial calculada sin mtres.

74 58 2 Marc de referencia Figura 2.29: Crriente de crt circuit de una falla cercana de un generadr, crriente alterna decreciente. (IEC era Edición 2001) La nrma IEC aplica a fallas balanceadas y desbalanceadas, en el análisis de fallas desbalanceadas se usa el métd de cmpnentes simétricas. Ls estándares IEC usan las siguientes definicines, para un mejr entendimient ver figuras 2.28 y Crriente de crt circuit simétrica: Es el valr de la cmpnente de AC de la crriente de crt circuit en el punt de falla, despreciand la cmpnente de DC. Crriente de crt circuit simétrica inicial I k : Es el valr de la cmpnente de AC de la crriente de crt circuit simétrica aplicable en el instante de crt circuit, en el tiemp cer. Cmpnente de DC (Aperidica) de la crriente de crt circuit I C D: El valr medi entre la envlvente superir y la envlvente inferir del scilgrama de crt circuit que decae desde un valr inicial A (en el tiemp cer) hasta un valr cer. Crriente de crt circuit pic I p : Es el valr instantáne máxim psible de la crriente de crt circuit en el punt de falla, esta crriente

75 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit 59 varía dependiend en el instante en que curre la falla, esta crriente incluye la cmpnente de DC. Crriente de crt circuit simétrica de interrupción I b : Es el valr de un cicl cmplet de la cmpnente AC dispnible en el instante en el instante de la separación de cntacts del primer pl de un interruptr. Crriente de crt circuit en estad permanente I k : Es el valr de la crriente de crt circuit que permanece después del decaimient del fenómen transitri. Tiemp mínim de retard(t m in) de un interruptr de circuit (IC): Es el tiemp más crt entre el inici de la crriente de crt circuit y la primera separación de cntacts de un pl del dispsitiv de interrupción. En este dcument n se abrdará much sbre el cálcul de la crriente de crtcircuit, mediante la nrma IEC, ya que el métd de ls kva, utilizad en este trabaj n se cntempla en la nrma. Aspects cmparativs entre la nrma ANSI e IEC Cm se mencinó anterirmente, en ls scilgramas de las crriente de crt circuit existen el decaimient de AC y de DC, las cnsideracines y cálcul de ests decaimients sn fundamentales en la determinación de las crrientes de crt circuit en ls prcedimients cn ambas nrmas (IEC y ANSI). El decaimient de AC está relacinad, cn la tendencia de las máquinas de incrementar sus reactancias cn el tiemp, pr su parte, el decaimient de DC está estrechamente relacinad cn el instante exact de interrupción y cn las prpiedades de amrtiguamient del circuit interrumpid (relación X/R). El determinar y tmar en cuenta ests decaimients, para ambas nrmas, lleva una fuerte cmplejidad en su mdelación y determinación, la cmplejidad aumenta al cnsiderar sistemas eléctrics que cntienen varias máquinas, esta cmplejidad se ve reducida si se adptan algunas simplificacines mediante la incrpración de supsicines sbre ls mdels de ls cmpnentes eléctrics, estas supsicines permiten analizar redes lineales cn mens dificultad, estas supsicines fuern incrpradas en ls prcedimients de la IEC y la ANSI/IEEE (Bjórquez, 2007). Crrientes y esfuerzs en las nrmas ANSI e IEC) Las principales crrientes de falla recncidas pr IEC y ANSI se listan en el cuadr 2.10

76 60 2 Marc de referencia Cuadr 2.10: Tips de crrientes de falla cnsideradas pr las nrmas ANSI 141 e IEC 909. Tip de esfuerz Crriente ANSI 141 Crriente IEC Primer cicl mmentáne Inicial I k 2 Cerrad - Trabad Pic I p 3 Interrupción Ruptura I b 4 Retard de tiemp Estad permanente I k Aspects de mdelación del decaimient de la cmpnente AC Cuand se calculan crrientes simétricas de interrupción, ANSI recmienda factres multiplicares, cuadr 2.4, para las reactancias subtransitrias y transitrias, ests multiplicadres sn una función del tip de esfuerz, del tamañ de la máquina (HP) y de la velcidad, ls factres de multiplicación sn independientes de la prximidad de la máquina a la falla y del tiemp de apertura de ls cntacts del interruptr. La nrma IEC n recmienda un factr multiplicadr de ajuste de reactancias, el decaimient de AC es mdelad cnsiderand el tip de máquina, la velcidad (MW pr par de pls), el tiemp exact de apertura de cntacts y la prximidad de la máquina a la falla. El prcedimient IEC n se basa en curvas para mdelar el decrement de AC para estacines de generación, la cual es una práctica favrecida en ls ANSI C37.5 y ANSI C La guía ANSI clasifica la falla cm lcal remta, del generadr a la falla. En cambi, el IEC clasifica a las fallas cm cercana lejana al generadr, para cuantificar la aprtación del generadr y también de las máquinas rtatrias de carga. En el IEC, el cncept de falla cercana lejana es muy imprtante en la mdelación de máquinas para el cálcul de crrientes de falla de ruptura y de estad permanente. Aspects de mdelación del decaimient de la cmpnente DC ANSI recmienda aplicar multiplicadres a las crrientes simétricas de falla para btener las crrientes asimétricas. En el cálcul del decaimient DC cn la nrma ANSI, un cncept central es la relación X/R en el punt de falla, se requiere una red de reactancias para determinar la reactancia equivalente (reactancia de Thevenin), y una red de resistencias para determinar una resistencia equivalente (resistencia de Thevenin) en el punt de falla. La nrma IEC n cnsidera que se deba de usar slamente la relación X/R, en vez de est, se cnsidera más de una relación X/R. Este prcedimient, el cual se aplica cuand fuentes independientes alimentan la falla, se basa en el

77 2.4. Nrmas IEC y ANSI para el Cálcul de Crt Circuit 61 principi de superpsición. Estas cnsideracines en ls cálculs de crrientes sn determinantes y diferencia fuertemente el prcedimient IEC del ANSI. Aspects generales de ambas nrmas En cuant al tip de cnfiguración de la red, el prcedimient IEC define tres tips de redes (radial, mallada y n mallada), el prcedimient de cálcul variará de acuerd a esta clasificación, haciend el prcedimient más cmplicad per más precis. El métd ANSI n cnsidera la cnfiguración de la red, simplificand el prcedimient de cálcul. En cuant a la relación X/R, ANSI favrece en usar una sla relación X/R, mientras que la IEC, cada cntribuyente verá una relación X/R hacia el punt de lcalización de la falla, usand, generalmente varias relacines de X/R. Est influye en la mdelación de la cmpnente DC, haciend que el métd IEC, sea un prcedimient más apegad a la realidad, de mayr rigr y más exact que el ANSI. La tensión de prefalla que usa ANSI es igual a la tensión nminal del sistema, en cambi el IEC cnsidera un factr de multiplicación para la tensión de prefalla ya establecid en su prcedimient independientemente de las cnsideracines de peración del sistema, en este aspect es mens flexible la nrma IEC. En cuant a la caracterización de las fuentes cm cercana lejana, el IEC sigue la práctica de clasificar las fallas de acuerd a la distancia eléctrica entre la fuente de crt circuit y la lcalización de la falla, el ANSI, cn criteris prpis, clasifica la generación cm lcal remta. La mdelación del dacaimient de la cmpnente AC en ambs métds, es distinta, el prcedimient ANSI, se puede pensar que está basad en las impedancias de ls elements de la red, este prcedimient indica que se frmen tres tips de redes, que representarán tres intervals de tiemp en un scilgrama de crriente de crt circuit, estas redes difieren slamente en ls valres de las reactancias, para ls elements giratris. En cnclusión, el métd ANSI es más sencill en su prcedimient debid a si carácter eminentemente práctic, pr su mdelación más sencilla requiere mens dats, cn el cnsecuente ahrr de tiemp y de inversión de búsqueda de esta infrmación. Est l cnvierte en un métd más atractiv para su us, sin embarg esta misma característica l hace mens útil dnde se requieren cálculs más preciss, asimism el prcedimient está fuetemente ligad a su aplicación en interruptres de circuits (ICs), est l hace muy dependiente de ls intereses cmerciales y de ls aspects de la evlución de ests equips (Bjórquez, 2007). El estándar IEC psee una mdelación más cmpleta de las crrientes de falla, sin embarg, estas características l hacen más demandante de más

78 62 2 Marc de referencia dats, cn la inversión de tiemp y recurss ecnómics, est hace que el métd IEC sea más precis aunque sea más cmplej su us. IEC relacina el prcedimient de cálcul a su aplicación en interruptres u trs equips de prtección, dándle un carácter más permanente y mens dependiente de ls cambis de la tecnlgía asciada a ests equips (Bjórquez, 2007). En aplicacines de selección de interruptres es cnveniente el us del estándar IEC, dnde se requieren resultads más preciss cm en ls cass dnde: Ls niveles de crt circuit esperads en la ubicación de un interruptr están muy cercans a su capacidad de crt circuit, est sería el factr decisiv para seleccinar el interruptr entre diferentes fabricantes, capacidades y csts. 2.5 Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa Cn el fin de cmprender el funcinamient, características y el mantenimient de las prteccines cntra sbrecarga y crtcircuits, instaladas en la parte de media tensión, se ha elabrad la siguiente guía. Relé de máxima intensidad RD 135 Características cnstructivas. El relé electrónic está frmad pr: Un transfrmadr de crriente cn un devanad primari cnectad en serie al pl del interruptr, y ds devanads secundaris. Un circuit electrónic, alimentad pr ls devanads secundaris, sensible a las variacines de crriente y cn un did cntrlad al final del circuit. Un electrimán para el accinamient de la palanca de liberación del interruptr. Cuatr perillas, ds para ajustar el retard de tiemp crt (crt circuit) y el retard de tiemp larg (sbrecrriente), y tras ds para ajustar la crriente máxima de sbrecarga y la de crt circuit, cm se muestra en la figura Funcinamient. Cuand la crriente de línea supera el valr predeterminad, las crrientes eléctricas en ls devanads secundaris del transfrmadr, accinan el circuit

79 2.5. Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa 63 Figura 2.30: Partes del relé de máxima crriente RD135 (Galile, 1977a). electrónic, desblqueand el did cntrlad, energizand así el electrimán de liberación. Lueg del desblque del did, la actuación del relé puede ser instantáne cn un retard predeterminad dependiend de la magnitud de sbrecrriente en el pl de interruptr. El relé RD 135 viene cnstruid para las siguientes crrientes nminales en A: Las crrientes subrayadas eran las denminacines más cmunes en el mercad. Cnfiguración. La cnfiguración del relé RD 135 es regulable mediante las perillas de ajuste en ls siguientes rangs:

80 64 2 Marc de referencia Figura 2.31: Vista frntal del relé de máxima crriente FIR RD-135. (ft tmada en la empresa) Dispar instantáne (crt circuit) entre 2 y 8 veces la crriente nminal. (I2) Dispar retardad (sbrecrriente) entre 1 y 2 veces la crriente nminal. (I1) Retard de tiemp crt (crt circuit) entre 0.05 y 0.5 segunds. (R2) Retard de tiemp larg (sbrecrriente) entre 0.3 y 10 segunds. (R1) En la figura 2.32 se muestra la curva de crriente cntra tiemp del relé. Cmprbación de funcinamient. Prcedimient para verificar le funcinamient del relé: Descnectar ls bbinads. Alimentar entre 8 y 10 V D.C. el rectificadr de ptencia en ls terminales de ptencia alterna (cables negrs, 5-6).

81 2.5. Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa 65 Figura 2.32: Curva para ajuste del relé FIR RD-135 (Galile, 1977a). Alimentar cn V el rectificadr 1 (cables amarills, 3-4), baj estas cndicines el desganchadr se debe activar. Hacer l mism cn el rectificadr 2 (cables rjs, 1-2). Dats del transfrmadr de crriente: Resistencia bbinad 1-2: 20 Ω Resistencia bbinad 3-4: 25 Ω Resistencia bbinad 5-6: 1 Ω Nta: Ls ptenciómetrs, retard de tiemp larg y crt sn ajustads para acelerar retardar la carga de C9 ó C11 y cn ell el dispar T8 ó T7 para pner a cnducir TR1 y así activar el desganchadr. Interruptr de manibra - seccinadr baj carga, serie SAR. Este interruptr a diferencia del seccinadr cmún se puede descnectar baj carga sin riesg que se prduzca un arc eléctric, este aparat n es capaz de lgrar interrumpir crt circuits.

82 66 2 Marc de referencia Figura 2.33: Cmpnentes del interruptr Magrini SAR (Galile, 1977c). Figura 2.34: Interruptr Magrini SAR en camarte (Galile, 1977c). Caracterı sticas principales. Interruptr cmpact de simple cnstrucci n, de fa cil mntaje, este interruptr tiene la capacidad de perar en diferentes psicines tant vertical, cm hrizntal hrizntal invertid, sprta mas de cien aperturas y cierres a ma xima capacidad antes de requerir mantenimient.

83 2.5. Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa 67 Características generales del equip: Tensión nminal: hasta 24 kv Crriente nminal: A Característica del equip instalad en planta: Tensión nminal: 17.5 kv Crriente nminal: 630 A Pder de interrupción simétrica: 350 ka/400 ka Crriente de cierre: 30 ka pic Crriente de crt circuit 1s: 16 ka Pder de interrupción: 30 MVA A Funcinamient. Al accinar el interruptr, el rápid mvimient del cilindr de cntact móvil (7) respect al pistón fij (6) genera una fuerte ráfaga de aire que spla a través de la bquilla (3) y extingue el arc en un tiemp muy crt. Interruptr de pequeñ vlumen de aceite, serie MG Principi de funcinamient. En ests interruptres ls cntacts están sumergids en un aceite dieléctric, después de la separación de ls cntacts, el arc prvca la descmpsición del aceite, liberand hidrógen (70 %), etilen (20 %), metan (10 %) y carbn libre. Ests gases frman una burbuja que, pr inercia de la masa de aceite, se encuentra smetida durante el crte a una presión dinámica que puede alcanzar de 50 a 100 bars. Cuand la intensidad pasa pr cer, el gas se expande y spla el arc que se apaga. El hidrógen, resultante de la descmpsición del aceite, sirve cm medi de extinción, resultand buen gracias a sus prpiedades térmicas. Características principales. Características generales del equip: Tensión nminal: hasta 38 kv Crriente nminal: 2000 A

84 68 2 Marc de referencia Figura 2.35: Interruptr Magrini 17MG1350 (Galile, 1977b). Figura 2.36: Pl del interruptr Magrini 17MG135 (Galile, 1977b).

85 2.5. Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa 69 Pder de interrupción simétrica: 1500 MVA Característica del equip instalad en planta (17MG350): Tensión nminal: 17.5 kv Crriente nminal: 630/800 A Pder de interrupción simétrica: 350 ka/400 ka Pder de cierre: 30 ka pic Tiemp de apertura: 0.05 s Tiemp de interrupción: 0.07 s Tiemp de cierre: 0.08 s Pes: 85 Kg Figura 2.37: Interruptr Magrini 17MG135 en camarte (Galile, 1977b). Instruccines para el mantenimient del interruptr de pequeñ vlumen de aceite. La sustitución de ls cntacts fijs y móviles, de la cámara de interrupción y el cambi de aceite tienen que efectuarse cm prmedi después de: Seis aperturas al máxim pder de interrupción ( MVA).

86 70 2 Marc de referencia 10 aperturas al 80 % del máxim pder de interrupción. 30 aperturas al 30 % del máxim pder de interrupción peracines a la crriente nminal. Ademas el aceite tiene que cambiarse cada vez que se efectúa una manutención y/ después de 3 añs de ejercici. Figura 2.38: Descripción del pl del interruptr Magrini 17MG135 (Galile, 1977b).

87 2.5. Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa 71 Cntrl del nivel y las características del aceite. Hay que cntrlar periódicamente el nivel del aceite y, si es necesari efectuar el rellen a nivel sacand el tapón (32) de la figura echar lentamente el aceite en ls pls hasta que su nivel alcance aprximadamente la mitad del indicadr (7). Añadir preferiblemente aceite nuev tratad igual al aceite ya cntenid en el interruptr. Se puede utilizar también aceite para transfrmadres adecuadamente tratad. Para medir las características dieléctricas del aceite, extraer una muestra a través del tapón de descarga (26). El aceite puede cnsiderarse satisfactri si la tensión de descarga entre esferas de 10 mm de diámetr distanciadas 5 mm es de pr l mens 30 kv (Nrmas CEI), de 20 kv si la tensión es medida entre esferas de mm a la distancia de 2.5 mm (Nrmas IEC). Tener presente que el aceite sigue manteniend tdavía buenas características dieléctricas a pesar de pnerse de clr scur. Si el aceite resultase muy suci dens, antes de llenas el interruptr cn aceite nuev, es prtun lavar el interruptr cn aceite. Nunca se deberá de manibrar el interruptr cuand está cn baj nivel de aceite sin aceite. Cntrl y mantenimient de ls pls del interruptr Para dar mantenimient a ls pls, hay que desmntarls de la siguiente manera: 1. Descargar el aceite pr el tapón (26). 2. Desatrnillar la tuerca (1) y quitar la tapa (2). 3. Girar el brne superir (28) en sentid anti-hrari para desmntar la cámara de interrupción (11), evitar la ruptura del prta crriente (35). 4. Desatrnillar ls trnills (4) y (31) y extraer el cnjunt brne/cámara de interrupción. 5. Desatrnillar el brne inferir (40) 6. Quitar ls trnills (44) y extraer el tub aislante(18). 7. Para examinar ls cntacts fijs, desatrnillar ls trnills (36) y desmntar la cámara de interrupción (11), n desmntar el cntact fij (10). 8. Para desmntar ls cntacts móviles, extraer la brida (15) y el pern (43).

88 72 2 Marc de referencia Si ls cntacts presentan trazas de fusión, para eliminarlas es suficiente un liger esmerilad fij, teniend cuidad de n eliminar el platead de las znas de cntact. Si las trazas fuesen cnsiderables, será necesari sustituir ls cntacts. Lueg de verificar el buen estad de ls cntacts, se prcederá al mntaje de ls pls. Para realizar nuevamente el mntaje de ls pls, prceder cm sigue: 1. Unir el cntact móvil (14) cn la biela aislante (20) mediante el pern (43). 2. Mntar la arandela (22), y lueg el espaciadr aislante (19). 3. Mntar la grava (17) sbre el espaciadr aislante, lueg la brida (15) e inserte ls rdills prtacrriente (16) empujándls hacia abaj. 4. Mntar el espaciadr aislante (13) y la arandela (12). 5. Intrducir el tub aislante (18). 6. Mntar el brne inferir (40) cn la arandela (38) sin blquear las tuercas (41). 7. Blquear el tub aislante (18) mediante ls trnills (44). 8. Blquear las tuercas (41) del brne inferir (40) teniend cuidad de hacer trabajar la arandela (38) sbre la parte n fileteada del terminal. 9. Mntar ls cntacts fijs (10) sbre el brne superir (35) y cnectar la terminal (37) al brne (9), lueg mntar la cámara de interrupción (11) sbre el brne (9) prestand atención a la alineación de ls taladrs para ls trnills de fijación autrscantes y a la psición del cntact de arc cn respect a la cámara de crte. 10. Enrsque la cámara de interrupción (11), ls cntacts fijs (10), el prtacrriente (35) y la brida (29) al tub aislante (18). 11. Oriente la cámara de interrupción (11) de md que las salidas de gas se enfrentan a la parte inferir de la espiga (40). 12. Blquear la brida (29) cn las tuercas (4) y (31). 13. Llevar el interruptr a la psición de cerrad, si está mntad en un mand B BM perar cn la palanca para la manibra lenta, actuand desde arriba hacia abaj. 14. Cn el interruptr cerrad intrducir el cnjunt cámara de crte/cntacts fijs/brne superir en el tub aislante (18).

89 2.5. Guía de ls interruptres de MT, instalads en la empresa Girar el brne superir (28) en sentid antihrari para apretar la cámara de interrupción, el par aplicad debe ser de 35 Nm. 16. Intrducir la arandela (3) y la tapa aislante (2) y blquear cn la tuerca aislante (1), respetand la cta de 1 mm entre la tapa (2) y el tub aislante (18). 17. Efectuar el llenad del aceite mediante el tapón (32). 18. Efectuar algunas manibras de cierre-apertura verificand el perfect funcinamient. Limpiad y cnservación de las cámaras de crte. Lavar las cámaras de crte cn aceite limpi: en cas de fuerte ersión de ls discs aislantes, sustituir tda la cámara. N desmntar nunca ls discs de la cámara ya que ls misms están enclads y prensads durante el mntaje. Cnservar las cámaras de crte siempre en recipientes limpis, exents de humedad y llens de aceite para transfrmadres. Limpiad del pl. Peridicamente, al mens un vez al añ prceder cn una limpieza de ls pls del interruptr, principalmente de la parte aislante (18), la limpieza debe de ser cn un trap limpi y bien sec.

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91 3 Desarrll 3.1 Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el métd de kva s equivalentes. Básicamente, el métd de ls kvas es una mdificación del métd hmic dnde la impedancia de un circuit es la impedancia de varis cmpnentes del circuit, entnces, pr definición, la admitancia es el recíprc de la impedancia, est ns lleva que la admitancia del sistema es la suma de las admitancias de sus cmpnentes (Mn, 1974). También, pr definición, la admitancia de un circuit es la máxima crriente KVA que fluyen a través del mism de sus cmpnentes. Prácticamente el métd de ls kvas se usa separand el circuit en cmpnentes, calculand ls kvas que aprta limitan cada un. Cabe mencinar que cn este métd se encuentra las crrientes de crt circuit simétricas trifásicas. Pr que usar el métd de ls kvas equivalentes?. Hay muchas raznes pr las cuales es recmendad utilizar el métd de ls kvas equivalentes para el cálcul de las crrientes de crt circuit en la industria: 1. N requiere una base cmún kva, cm l requiere el métd pr unidad. 2. N es necesari cnvertir impedancias de un nivel de tensión a tr, cm l requiere el métd hmic. 3. Las fórmulas de cnversión usadas pr el métd hmic y el métd pr unidad sn cmplejs y n sn fáciles de memrizar. 4. Ls métds pr unidad y hmic usualmente terminan cn decimales pequeñs, resultad de la cnversión de impedancias de una tensión a tra de una misma base. Pr l tant, se pueden cmeter errres en ls decimales, cn resultads incrrects. 5. El métd de ls kvas equivalentes utiliza númers enters que dentan las grandes cantidades de ls kvas. Cn práctica, se puede estimar el resultad bservand la cmbinación. 75

92 76 3 Desarrll Pass a seguir para determinar las crrientes de falla. Para determinar la crriente de falla trifásica, se seguirán ls siguientes pass: 1. Lueg de tener el diagrama unifilar detallad, cn tds ls valres de transfrmadres, cnductres, mtres y prteccines, se debe de hacer una reducción del mism, dnde se muestre slamente ls elements de interés (elements que cntribuyan limiten la crriente de falla). Cn el fin de facilitar el prcedimient de cálcul, dibujar ls generadres pr encima de las barras, y ls mtres pr debaj de éstas. 2. Cn las ecuacines (3.1) (acmetida), (3.2) (transfrmadres), (3.3) (cnductres) y (3.4) (mtres), se calculan ls kva s equivalentes y se escriben al lad de cada element. kv Acc, servici = 3 I cc kv. (3.1) kv Acc eq transfrmadres = kv Acc eq cnductres = kv Acc eq mtres = kv A del transfrmadr, (3.2) %Z 100 (1000) (kv de linea)2 Z Ω/fase, (3.3) hp del mtr X d p.u.. (3.4) 3. Dibújese una flecha hrizntal en cada un de ls punts de unión de ls elements, se debe de adptar una cnvención en cuant a la dirección del fluj de kva s, pr ejempl, ls kva s presentes sbre la flecha, significan que fluyen desde aguas arriba, y ls antads debaj de la flecha, fluyen de aguas abaj hacía la falla. 4. Se cmbinan ls kva s de ls elements del sistema, se recmienda iniciar desde abaj hacía arriba, sumand el fluj de ls elements que están en paralel hasta alcanzar la acmetida, punt en el cual se inicia el fluj aguas abaj, recrdand que en un nd la suma de ambs flujs siempre es la misma. 5. Para cncer la crriente de falla trifásica en cualquier punt del sistema, se suman ls kva s equivalentes prvenientes aguas arriba y aguas abaj, ubicads a ambs lads de las flechas, la suma ttal se cnce cm ls kv Acc ttales. El cálcul de ls amperis simétrics se btiene de la expresión (3.5). Icc simetrica = kv Acc ttales kv 3, (3.5)

93 3.1. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el métd de kva s equivalentes. 77 Para efects de selección de prteccines, simplemente se cnsidera el valr máxim simétric de crriente de crtcircuit. Sin embarg es imprtante aclarar, que en el mment en que se presenta un crtcircuit, se da una cmpnente unidireccinal, que depende del mment en que sucede el crtcircuit, est hace que el cálcul de ls amperis asimétrics sea necesari. Su cálcul se simplifica cn el us de factres multiplicadres (3.6), que cnvierten el valr simétric en asimétric. Ests factres dependen de la relación X/R del circuit hasta el punt de falla y pueden variar entre 1,0 y 1,8. Generalmente la literatura establece cm valr prmedi el de 1,6 para sistemas de más de 600 V, y el de 1,25 para sistemas pr debaj de esta tensión(ureña, 2014), la frma de encntrar la crriente asimétrica se detalló cn más detalle en la sección Nrmas IEC y ANSI para el cálcul de la crriente de crt circuit. Icc asimetrica = F actr multiplicadr Icc simetrica. (3.6) Cnsideracines en el cálcul. 1. La falla trifásica es la que se cnsiderará en este trabaj pr que es el tip de falla más fácil de analizar cn este métd, requiere mens infrmación para su determinación, cmúnmente es el tip de falla más sever, también, si trs tips de falla n se atienden, puede degenerar en una falla trifásica. Para cncer las crrientes de fallas mnfásica bifásica, hay que descmpner el circuit en sus cmpnentes simétricas. 2. Ls grups de mtres de baja tensión cnectads a un mism bus, se cmbinarn incluyend sus cables de cnexión, para simplificar ls cálculs. 3. Las impedancias de ls mtres en el instante del crt circuit crrespnde a su impedancia a rtr blquead, de allí se cnsidera que la crriente inicial simétrica que aprta el mtr es igual a la crriente de arranque a plena carga. 4. Para ls mtres se cnsideró la aprximación de que 1 kva es igual a 1 HP, para mtres menres de 50 HP se cnsideró una crriente de rtr blquead 5 veces la crriente a plena carga, pr l tant su reactancia subtransitria en p.u. será X d p.u. = 100 %/500 % = 0,20. Para mtres de 50 HP más se cnsiderará una crriente 6 veces mayr, pr l tant, p.u. = 100 %/600 % = 0,17. Est debid a que las características de ls mtres más pequeñs limitan más el fluj de crriente que la de ls mtres más grandes. X d 5. Se multiplicó la impedancia indicada de ls transfrmadres pr el factr 0.9. Cn l cual se indica que la impedancia real del transfrmadr cn

94 78 3 Desarrll nrmativas UL puede ser un 10 % menr que la indicada en la placa, una razón más para el us de este factr, es que la tensión suministrad pr la cmpañía distribuidra puede variar dentr de un ciert rang, y una tensión más alta da lugar a una crriente de crtcircuit mayr, situación que se cubre cn la aplicación del factr multiplicadr indicad. 6. Las impedancias de ls cnductres se extrajern de la Tabla 8 del NEC 2008, para cnductres cn características similares a ls instalads en la empresa, el Z/fase se btuv dividiend la impedancia del cnductr (hm/km) entre la cantidad de cnductres pr fase. Las impedancias de las barras, se extrajern del catálg Busway 2012 de Square D. En el cuadr 3.1 se muestran ls kvas suministrads pr la cmpañía distribuidra, el dat es el crrespndiente a la subestación CR-JUA, Bus JUA-138B, ubicada cntigu a la empresa. Cmparand el dat de crt circuit actual (4572 A) cn el de la figura 3.27 que crrespnde al dat de falla de la barra en Juni del 2007 (Ik=3270 A), se ve la necesidad que hay en actualizar el estudi de crt circuit en una industria. Cnfrme nuevs generadres y líneas de transmisión se incrpran al sistema, la capacidad de crt circuit tiende a crecer. Cuadr 3.1: kva s equivalentes de la cmpañía distribuidra del servici eléctric. Distribuidr Icc (A) Tensión (kv) kvaeq ICE En el cuadr 3.2 se muestran ls kvas de ls transfrmadres, cm se mencinó anterirmente, pr nrmativas UL, se recmienda multiplicar %Z de la placa pr 0.9. Cn est se cnsidera la impedancia del transfrmadr un 10 % menr del dat suministrad en la placa del fabricante. En el cuadr 3.3 se muestran ls kvas de ls cnductres de media tensión. Cálculs realizads. En las figuras 3.1 a 3.3 se muestran ls cálculs realizads en baja tensión, se muestran ls kvas aprtads pr ls mtres de la empresa, así cm ls kvas atenuads pr ls cnductres de baja tensión, cm se mencinó anterirmente la reactancia subtransitria de ls mtres cn capacidad menr de 50 HP se tmó cm 0.20, y 0.17 para mtres de 50 HP más.

95 3.1. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el métd de kva s equivalentes. 79 Cuadr 3.2: kva s equivalentes de ls transfrmadres. T ransf rmadr kva T ensin(kv ) Z( %)P LACA Z( %)x0, 9 kv Aeq TrP / 13,8 8,00 7, TrD ,8 / 0,480 6,26 5, TrD ,8 / 0,480 6,00 5, TrD ,8 / 0,480 6,00 5, TrC ,8 / 0,480 6,00 5, TrC ,8 / 0,480 6,26 5, TrC ,8 / 0,480 6,00 5, TrC ,8 / 0,480 6,10 5, TrB ,8 / 0,480 6,26 5, TrB ,8 / 0,480 5,00 4, TrA ,8 / 0,480 6,26 5, TrA ,8 / 0,480 5,00 4, TrA ,8 / 0,480 6,00 5, TrLUZ 750 0,48 / 0,208 5,10 4, En la figura 3.4 se muestra el diagrama unifilar sbre el cual se trabajó, al lad de cada flecha, se muestra la crriente calculada. En la parte de baja tensión se muestra el tip de prtección (disyuntr, relé fusible) que psee la carga. En ls kvas aprtads pr la carga van implícits ls kvas atenuads pr ls cnductres pertenecientes a cada ramal, es decir, se cmbinarn ls kvas aprtads pr l mtres cn ls kvas atenuads pr ls cnductres. En éste diagrama n se cnsiderarn ls ramales que n significaban un gran aprte de sus mtres. La crriente calculada utilizand este métd crrespnde a la crriente encntrada en la red de 1/2 cicl en la simulación de ETAP, ya que la cntribución de ls mtres dura aprximadamente 2 cicls, y n sn cnsideradas en las tras ds redes de trabaj (red de cicls y red de 30 cicls). Las crrientes de falla de la red de 1/2 cicl serán utilizadas en la cmparación de ambs métds. En ls apéndices se adjuntará una impresión cmpleta del diagrama, en una página cn una mayr escala, cn el fin de que se pueda leer cn mayr claridad.

96 80 3 Desarrll Cuadr 3.3: kva s equivalentes de ls cnductres de media tensión. Tram L(m) Cnductr Cnd./fase Z/fase kvaeq Cnductr TrP - MTD x 750 MCM 2 0, MTD - TrD x 25 mm2 1 0, MTD - TrD x 25 mm2 1 0, MTD - TrD x 25 mm2 1 0, MTD - MTC 94 3 x 150 mm2 1 0, MTC - TrC x 25 mm2 1 0, MTC - TrC x 25 mm2 1 0, MTC - TrC x 25 mm2 1 0, MTC - TrC x 25 mm2 1 0, MTC - MTB 64 3 x 150 mm2 1 0, MTB - TrB1 5 3 x 25 mm2 1 0, MTB - TrB2 8 3 x 25 mm2 1 0, MTB - MTA 54 3 x 150 mm2 1 0, MTA - TrA x 25 mm2 1 0, MTA - TrA x 25 mm2 1 0, MTA - TrA x 25 mm2 1 0, TrD1 - BTD1 4 3 x 2000 A 1 0, TrD2 - BTD2 4 3 x 2000 A 1 0, TrD3 - BTD3 4 3 x 2000 A 1 0, TrC1 - BTC x 185 mm2 9 0, TrC2 - BTC x 185 mm2 5 0, TrC3 - BTC3 9 3 x 185 mm2 5 0, TrC4 - BTC x 185 mm2 3 0, TrB1 - BTB x 185 mm2 6 0, TrB2 - BTB x 185 mm2 3 0, TrA1 - BTA1 4 3 x 2000 A 1 0, TrA2 - BTA2 4 3 x 2000 A 1 0, TrA3 - BTA3 4 3 x 2000 A 1 0, BTD3 - TrLUZ 15 3 x 185 mm2 3 0, TrLUZ - PANEL 6 3 x 185 mm2 6 0,

97 3.1. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el métd de kva s equivalentes. 81 Descripción HP X''p.u. Distancia (m) Cnductr Cantidad Cnductr x fase Z Cnductr (Ohm/Km) Z Cnductr (Ohm/Km) /fase kva Eq Mtr kva Eq Cnductr kva Eq Mtr/Cnd kva Eq Ramal Barra QBT - A1 Ramal Hrn B7-A 27 3 x 95 mm2 3 0,2450 0, , ,8 478,2 Abananic recirculación zna n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,6 198,36 Abananic recirculación zna n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,5 198,04 Abanic de enfriamient 17 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 84,03 Ramal Embalaje x 10 mm2 1 2,346 2, ,0 416,1 108,6 Sierra cinta 3,5 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,0 17,2 Sierra radial n 1 3 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,6 14,7 Sierra radial n 2 3,5 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,5 17,1 Cmpresr 6 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,4 29,4 Aspiradr de aserrín 7,5 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,7 36,7 Sierra circular 3 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,2 14,7 Cepilladra 3,5 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,8 17,1 Cmpresr 5,5 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,2 26,8 Frmadra de núcles 4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 19,5 Crtadra de núcles n 2 4,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,1 21,8 Ramal Intercaladra x 10 mm2 1 2,3460 2, ,4 682,0 58,8 Mtr principal 3 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,1 14,9 Bmba de vaci 10 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,0 49,4 Ramal zigzag 64 3 x 50 mm2 1 0,5200 0, ,1 6923,1 330,5 Blanking Press 25 0, x 6 AWG 1 1,4000 1, ,3 123,9 Deciler 25 0, x 6 AWG 1 1,4000 1, ,7 124,2 NC ZigZag Feeder 20 0, x 6 AWG 1 1,4000 1, ,4 99,1 Barra QBT - A2 Ramal Hrn B7-B 60 3 x 95 mm2 3 0,2450 0, , ,4 473,7 Abananic recirculación zna n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,9 197,4 Abananic recirculación zna n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,7 197,1 Abanic de enfriamient 17 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 84,0 Ramal Taller núcles de hierr 43 3 x10 mm2 1 2,3460 2, , ,9 77,0 Mtr mandril del trn 6 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,7 29,8 Sierra cinta. Central hidraulica 2 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 10,0 Mtr de la sierra de crte 8 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 39,8 Biceladra 2 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 10,0 Ramal B6-C 60 3 x10 mm2 1 2,3460 2, , ,8 792,3 Mtr desenrlladr 75 0, x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,7 439,0 Mtr enrlladr superir 50 0, x 4 AWG 1 0,9510 0, ,2 291,6 Mtr enrlladr inferir 50 0, x 4 AWG 1 0,9510 0, ,0 290,9 Mtr pilt 75 0, x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,6 439,7 Central hidraulica 15 0, x 8 AWG 1 2,3000 2, ,7 74,4 Ramal Rebbinadras 74 3 x 6 AWG 1 1,4800 1, , ,7 167,0 Mtr principal 10 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,5 49,6 Reguladr mesa móvil 3 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,9 15,0 Central hidraulica 8 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 39,8 Mtr enderezadr 5 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,7 24,8 Mtr de la guilltina 3 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,0 15,0 Mtr desenrlladr 7,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 37,2 Barra QBT - A3 Ramal B6-A 66 3 x10 mm2 1 2,3460 2, , ,0 227,8 Mtr pilt 40 0, x 4 AWG 1 0,9500 0, ,3 199,2 Central hidraulica 5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 24,9 Desplazamient de ls cns 2 0, x 12 AWG 1 5,6400 5, ,1 10,0 Aspiradr de brdes 7 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 34,9 Ramal B6-B 20 3 x10 mm2 1 2,3460 2, , ,5 144,7 Central hidraulica 8 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 39,9 Desplazamient de ls cns 2 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 10,0 Aspiradr de brdes n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 49,7 Aspiradr de brdes n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 49,6 Envi de aceite 2,25 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 11,2 Ramal Grúas Áereas x 4 AWG 1 0,8820 0, , ,9 265,9 Mtr ganch rápid 13 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,3 61,7 Mtr del ganch rápid 19 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 89,0 Mtr del ganch 15 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 70,4 Mtr del ganch rápid 19 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 80,4 Ramal Prensas 46 3 x10 mm2 1 2,3460 2, , ,0 508,5 Central hidraulica 15 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,2 74,7 Central hidraulica n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 195,8 Central hidraulica n , x 4 AWG 1 0,8820 0, ,9 397,0 Ramal Schiavi 72 3 x10 mm2 1 2,3460 2, , ,0 298,1 Aspiradr del hrn 8,4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 41,9 Ventiladr del hrn n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,2 54,8 Ventiladr del hrn n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,5 54,7 Mtr laminadr 14 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 69,5 Mtr aplicadr 14 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 69,4 Enfriadr agua. Cmpresr 3,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,8 17,4 Aspiradr de brdes n 2 7,4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 36,8 Aspiradr de gases de la crna 7,4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 36,9 Figura 3.1: Cargas cnsideradas en el cálcul (parte 1).

98 82 3 Desarrll Barra QBT - B2 Ramal Aux. V 10 3 x95 mm2 3 0,2450 0, , ,4 2666,2 Bmba envi al filtr n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,6 275,7 Bmba envi al filtr n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,8 275,1 Plats del filtr 15 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,0 70,1 Extractr de gases 17 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,6 80,6 Cmpresr 30 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,5 140,3 Aspiradr de hums 112 0, x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,5 628,1 Central hidraulica n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,7 195,5 Central hidraulica n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 196,6 Bmba de envi n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,2 272,6 Bmba de envi n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,7 273,5 Bmba de envi n , x 10 AWG 1 3,5400 3, ,7 150,7 Ventiladres de mtres 10 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 49,4 Ventilación de sala de mtres ( B5 ) 17 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 83,4 Barra QBT - C1 Ramal S 10 3 x95 mm2 3 0,2450 0, , ,4 69,5 Ventiladr mtr enrlladr n 1 ( S ) 7 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 34,8 Ventiladr mtr enrlladr n 2 ( S ) 7 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 34,8 Barra QBT - C2 Ramal M 10 3 x95 mm2 3 0,2450 0, , ,4 73,9 Ventiladr mtr laminadr n 1 ( M ) 15 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 73,9 Barra QBT - C3 Ramal N 10 3 x95 mm2 3 0,2450 0, , ,4 74,2 Ventiladr mtr laminadr n 2 ( N ) 15 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 74,2 Barra QBT - C4 Ramal Aux. V 10 3 x95 mm2 3 0,2450 0, , ,4 6131,9 Mtr filtr Risen 125 0, x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,0 710,1 Bmba al filtr n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,2 283,8 Bmba al filtr n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,9 283,1 Central hidraulica n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,5 313,6 Central hidraulica n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,0 312,8 Central hidraulica n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,3 285,8 Central hidraulica n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,9 285,1 Lubricación reductr enrlladr 8,4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,1 40,9 Lubricación reductr desenrlladr 8,4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,1 40,9 Lubricación reductr principal 12 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,5 58,4 Bmba envi clant n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,4 418,6 Bmba envi clant n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,4 418,6 Bmba envi clant n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,4 413,3 Extractr de hums 125 0, x 1/0 AWG 2 0,4270 0, ,7 719,1 Bmba precarga n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,0 578,1 Bmba precarga n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,0 578,1 Centrad de lámina n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 112,5 Centrad de lámina n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 112,5 Splad de lámina entrada de aire 7,5 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 37,2 Splad de lámina retrn de aire 20 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 98,1 Extractr de aire 17 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 83,6 Extractr de aire 17 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 83,6 Barra QBT - D1 Ramal Hrn A1 - A x95 mm2 3 0,2450 0, , ,7 433,2 Ventiladr cmbustin N*1 -A1 40 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,6 Ventiladr cmbustin N*2 A1 25 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,2 ventiladr cmbustin N*1 A , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 Bmba de bunker n 1 6,4 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,7 Bmba de bunker n 2 6,4 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,7 Ramal Aire Cmprimid 26 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,5 3043,1 Cmpresr n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,4 Cmpresr n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,6 Cmpresr n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,8 Cmpresr n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,1 Ventiladr cmpresr n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,9 Ramal Agua Industrial x95 mm2 1 0,2450 0, , ,4 1291,7 Bmba de recirculación n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 Bmba de recirculación n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 Bmba de recirculación n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 Bmba de envi n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,5 Bmba de envi n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,5 Bmba de envi n , x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,5 Ramal Agua Ptable 72 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,2 941,4 Bmba agua ptable n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Bmba agua ptable n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Bmba trasieg n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,5 Bmba trasieg n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,5 Bmba trasieg n , x 4 AWG 1 0,9500 0, ,5 Ramal Central Térmica, GLP, Bunker 36 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,4 201,7 Descarga de bunker 14 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Cmpresr de LPG n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,2 Cmpresr de LPG n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Figura 3.2: Cargas cnsideradas en el cálcul (parte 2).

99 3.1. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el métd de kva s equivalentes. 83 Barra QBT - D2 Ramal Taller Marinita 64 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,9 147,5 Sierra Circular 3 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,0 Extractr de plv 15 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,7 Sierra Cinta 2,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,5 Canteadra 6,6 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 Mtr del ganch 2,8 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,0 Ramal Hrn B2-A 65 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,8 610,2 Extractr de cmbustión 10 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 Abanic aire de cmbustión 15 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,3 Ventiladr recirculación zna n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,1 Ventiladr recirculación zna n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,1 Generadr atmósferic 15 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,7 Ramal Crtadra C x95 mm2 1 0,2450 0, , ,2 624,7 Grup generadr 100 0, x 1/0 AWG 1 0,4270 0, ,8 Central hidraulica 25 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,3 Ramal Caster A x95 mm2 1 0,2450 0, , ,0 1157,4 Central hidraulica principal 35 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,7 Central hidraulica auxiliar 51 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Lubricación reductr principal 4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 Lubricación reductr enrlladr 4 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 Mtr Caster 50 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 Mtr enrlladr 25 0, x 8 AWG 1 2,2300 2, ,8 Bmba enfriamient n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Bmba enfriamient n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,5 Barra QBT - D3 Ramal Hrn B2-B 80 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,1 540,3 Extractr de cmbustión 10 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,9 Abanic aire de cmbustión 15 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,3 Ventiladr recirculación zna n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,1 Ventiladr recirculación zna n , x 8 AWG 1 2,2300 2, ,1 Ramal Mantenimient 64 3 x95 mm2 1 0,2450 0, , ,9 227,3 Trn acra, mtr principal 12,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,4 Taladr fresadr 1,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,5 Fresadra universal, mtr mandril 5,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,2 Trn pinach, mtr mandril 7,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,0 Rectificadra cilíndrica 6,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,0 Rectificadra plana, mtr piedra 7,8 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,4 Trn ursus, mtr mandril 5,5 0, x 10 AWG 1 3,5400 3, ,3 Figura 3.3: Cargas cnsideradas en el cálcul (parte 3).

100 138 kv kva eq acmetida. kva TrP %Z 8, kva eq Traf MT-D Tr-D kva Tr-D kva Tr-D kva ,26 %Z ,00 %Z ,00 %Z QBT-D QBT-D QBT-D , , , , MT-C Tr-C kva Tr-C kva Tr-C kva Tr-C kva ,00 %Z ,26 %Z ,00 %Z ,10 %Z M N V RPSH QBT-C QBT-C QBT-C QBT-C R P S H kva 0 kva 70 kva 0 kva 74 kva 74 kva 6268 QBT-A , MT-B Tr-B kva Tr-B2 750 kva ,26 %Z ,00 %Z C V QBT-B QBT-B F H S M kva 0 kva 0 kva 0 kva MT-A Tr-A kva Tr-A kva Tr-A kva ,26 %Z ,00 %Z ,00 %Z QBT-A QBT-A kva 147 kva 64 kva 347 kva , ,843 Tr-LUZ , ,208 kv Desarrll ICE Icc : 4572 A 4644 A 6849 A 6830 A 13,8 kv 6830 A 6830 A 6830 A 6830 A 6830 A A 6739 A 6746 A A A A ,48 kv A 0,48 kv A 0,48 kv A A A A A A A A A A A A A , A A A 7512 A A A A A 6422 A A A A 0 433, Hrns A1-A2 Aire Cmprimid Agua Industrial Agua Ptable Central Termica, GLP, Bunker Taller Marinita Hrn B2-A Crtadra C1 Caster A3 Hrn B2-B Ramal de Mantenimient A A 6239 A 0 kva 6737 A 6737 A 6737 A 6737 A 6737 A ,8 kv 6737 A Iluminación 6651 A 6664 A 6673 A 6669 A A A A ,48 kv A 0,48 kv A 0,48 kv A 0,48 kv A A A A A A A A A Mtr DC Crte de Brdes - (R) Destiladr de Aceite Mtr DC Enrrlladr - (S) Mtr DC Desenrrlladr - (H) Mtr DC Laminadr #2 - (M) Mtr DC Laminadr #1 - (N) Auxiliares Laminadr Pesad 6671 A 13,8 kv 6671 A 6671 A 6671 A 6671 A A 6636 A A A ,48 kv A 0,48 kv A A A A A A A Mtr DC de Dblamient - (F) Mtr DC Desenrrlladr - (H) Mtr DC Enrrlladr - (S) Mtr Jaula DC - (M) Auxiliares Laminardr Livian 6614 A 13,8 kv 6614 A 6614 A 6557 A 6614 A A 6472 A 6399 A A A A ,48 kv A 0,48 kv A 0,48 kv A A A A A A A A A A A A A A A 667,2 A 871 A 6596 A A 2577 A A 2520 A 2016 A 5143 A 2853 A 3172 A 2017 A Hrn B7-A Embalaje Intercaladra ZigZag Hrn B7-B Taller núcles hierr B6-C Trqueladra Separadra B6-A Crtadra B6-B Grúas Áereas Prensas Schiavi Figura 3.4: Diagrama unifilar de trabaj, utilizand el métd de ls kvas equivalentes.

101 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. El sftware de crt circuit de ETAP analiza el efect de fallas trifásicas, mnfásica (línea a tierra), de línea a línea y de línea-línea a tierra en sistemas de distribución eléctrica. el prgrama calcula la crriente ttal de crt circuit, sumand las cntribucines de l mtres, generadres y acmetida de alimentación. El estudi de las fallas están en cnfrmidad cn las últimas edicines del estándar ANSI/IEEE (series C37) y el estándar IEC (IEC y trs). Cm en Csta Rica se adptan ls estándares ANSI/IEEE, se utilizará este métd para el cálcul de las crrientes de falla. Métd ANSI/IEEE ETAP prprcina ds métds de cálcul de crt-circuit basads en estándares ANSI/IEEE e IEC. se puede seleccinar el métd desde el editr de estudi de crt circuit (figura 3.5). Figura 3.5: Editr de estuid de crt circuit. Este métd de cálcul está integrad cn ls últims estándares AN- SI/IEEE y estándares UL: IEEE C37.04 Standard Rating Structure fr AC High-Vltage Circuit Breakers Rated n a Symmetrical Current including Supplements: IEEE C37.04f, IEEE C37.04g, IEEE C37.04h, IEEE C37.04i IEEE C Standard Applicatin Guide fr AC High-Vltage Circuit Breakers Rated n a Symmetrical Current IEEE C37.010b Standard and Emergency Lad Current-Carrying Capability IEEE C37.010e Supplement t IEEE C IEEE C37.13 Standard fr Lw-Vltage AC Pwer Circuit Breakers Used in Enclsures IEEE C Standard fr AC High-Vltage Generatr Circuit Breakers Rated n a Symmetrical Current Basis

102 86 3 Desarrll IEEE C Standard fr Metal Enclsed Lw-Vltage Pwer Circuit Breaker Switchgear IEEE 399 IEEE Recmmended Practice fr Pwer System Analysis (IEEE Brwn Bk) IEEE 141 IEEE Recmmended Practice fr Electric Pwer Distributin fr Industrial Plants (IEEE Red Bk) IEEE 242 IEEE Recmmended Practice fr Prtectin and Crdinatin f Industrial and Cmmercial Pwer Systems (IEEE Buff Bk) UL Standard fr Safety fr Mlded-Case Circuit Breakers, Mlded- Case Switches, and Circuit Breaker Enclsure Shrt Circuit Device Evaluatin Based n ANSI C37.13 / UL 489 Descripción de métd En el cálcul de crt-circuit mediante el métd ANSI/IEEE, una fuente de tensión equivalente en la ubicación de la falla, que es igual a la tensión de pre-falla, reemplaza tdas las fuentes de tensión externas y tensión interna de la máquina. Tdas las máquinas sn representadas pr sus impedancias internas. Las capacitancias de líneas y cargas estáticas se ignran. Se puede especificar la impedancia de falla en el editr de estudi de crt-circuit para fallas de línea a tierra. Las impedancias del sistema se asumen balanceadas, y el métd de las cmpnentes simétricas se usa para el cálcul de las fallas desbalanceadas. Tres distintas redes de impedancia sn frmadas para calcular las crrientes mmentánea, de interrupción y de estad estacinari. Estás redes sn: red de 1/2 cicl (red subtransitria), red de cicls (red transitria), y red de 30 cicls (red de estad estacinari). El estándar ANSI/IEEE recmienda el us de redes R y X pr separad para calcular ls valres X/R. Se btiene una razón X/R para cada bus pr separad. Esta relación X/R es lueg usada para determinar el factr multiplicadr a cnsiderar en el cálcul de la cmpnente DC. Utilizand las redes de 1/2 cicl y cicls, primer se encuentra el valr simétric de las crrientes mmentánea y de interrupción de crt circuit. Ests valres sn multiplicads pr ls aprpiads factres de multiplicación para finalmente btener el valr asimétric de las crrientes mmentáneas y de interrupción de crt circuit. En la figura 3.6 se muestran las aplicacines de las crrientes encntradas en cada red de trabaj.

103 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 87 Figura 3.6: Aplicación de las crrientes encntradas en las redes de trabaj. Crrientes de crt circuit, simulación de las tres redes de trabaj En las figuras 3.7 y 3.8 se muestran ls resultads de las crrientes máximas de crt circuit simétrica simulada para la red de 1/2 cicl, cn estás crrientes se revisarán las capacidades interruptivas de baja tensión y capacidad de cierre de ls interruptres de media y alta tensión, además se utilizará para ajustar el instantáne de ls misms (IEEE, 2001). Las crrientes encntradas mediante el métd de ls kva crrespnde a la red de 1/2 cicl, más adelante se cmpararán ambs métds. Las figuras 3.9 y 3.10 muestran las crrientes resultantes al simular la red de cicls, ésta crriente se usará para revisar las capacidades de interrupción de ls interruptres de media y alta tensión. Las figuras 3.11 y 3.12 muestran las crrientes mínimas de crt circuit, resultantes al simular la red de 30 cicls.

104 88 3 Desarrll ETAP Pryect: Crdinación de prteccines CVG ALUNASA Ubicación: Esparza Cas de Estudi: CVG ALUNASA Página: 1 de 2 Fecha: SN: Revisión: Base Cnfig.: Nrmal Infrme Resumen de Crtcircuit 1/2 Cicl - Crrientes de Falta Trifásica, LG, LL y LLG Tensión pre Falta = Tensión Nminal de Barra * Tensión en pu del Editr de Barra Barra ID kv Acmetida QBT-A QBT-A QBT-A QBT-B QBT-B QBT-C1 (RPSH) 0.48 QBT-C2 (M) 0.48 QBT-C3 (N) 0.48 QBT-C4 (V) 0.48 QBT-D QBT-D QBT-D QMT cabina A QMT cabina B QMT cabina C QMT cabina D T.A1 B7-A 0.48 T.A1 Embalaje 0.48 T.A1 Interca T.A1 Zig Zag 0.48 T.A2 Auxiliar a T.A2 B6-C 0.48 T.A2 Hrn B7-B 0.48 T.A2 Presas FM 0.48 T.A2 Reb T.A2 Taller NH 0.48 T.A3 Atmsf B T.A3 Aux A T.A3 B6-A 0.48 T.A3 B6-B 0.48 T.A3 Baterías 0.48 T.A3 Grúas 0.48 T.A3 Prensa 0.48 T.A3 Rectf 0.48 Falta Trifásica Falta Línea-a-Tierra Falta Línea-a-Línea *Línea-a-Línea-a-Tierra Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag Figura 3.7: Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 1/2 cicl (parte 1).

105 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 89 ETAP Pryect: Crdinación de prteccines CVG ALUNASA Ubicación: Esparza Cas de Estudi: CVG ALUNASA Página: 2 de 2 Fecha: SN: Revisión: Base Cnfig.: Nrmal 1/2 Cicl - Crrientes de Falta Trifásica, LG, LL y LLG Tensión pre Falta = Tensión Nminal de Barra * Tensión en pu del Editr de Barra Barra ID kv T.A3 Schiavi 0.48 T.B1 Mtr F 0.48 T.B1 Mtr H 0.48 T.B1 Mtr M 0.48 T.B1 Mtr S 0.48 T.B2 Aux Lam Liv 0.48 T.C1 H 0.48 T.C1 P 0.48 T.C1 R 0.48 T.C1 S 0.48 T.C4 Aux Lam Pes 0.48 T.D1 Agua Ind T.D1 Aire cmp T.D1 GLP/Bunker 0.48 T.D1 Hrn A1-A T.D1 Pz/Agua 0.48 T.D2 C T.D2 Caster 0.48 T.D2 H. B2A 0.48 T.D2 H. marinita 0.48 T.D2 Lab T.D2 Metalurgía 0.48 T.D2 Residencia 0.48 T.D2 Taller marin T.D3 Alumbrad 0.21 T.D3 Auxiliar D 0.48 T.D3 H. B2B 0.48 T.D3 Junta tub 0.48 T.D3 Mantenimient 0.48 T.D3 Panel 0.48 T.D3 Presas Falta Trifásica Falta Línea-a-Tierra Falta Línea-a-Línea *Línea-a-Línea-a-Tierra Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag Tdas las crrientes de falta sn mmentáneas simétricas (Red Equivalente del 1/2 cicl) valres en ka rms * La crriente de crtcircuit LLG es la más grande de las ds crrientees de falta en línea Figura 3.8: Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 1/2 cicl (parte 2).

106 90 3 Desarrll ETAP Pryect: Crdinación de prteccines CVG ALUNASA Ubicación: Esparza Cas de Estudi: CVG ALUNASA Página: 1 de 2 Fecha: SN: Revisión: Base Cnfig.: Nrmal Infrme Resumen de Crtcircuit 1,5-4 cicls - Crrientes de Falta Trifásica, LG, LL, y LLG Tensión pre Falta = Tensión Nminal de Barra * Tensión en pu del Editr de Barra Barra ID kv Acmetida QBT-A QBT-A QBT-A QBT-B QBT-B QBT-C1 (RPSH) 0.48 QBT-C2 (M) 0.48 QBT-C3 (N) 0.48 QBT-C4 (V) 0.48 QBT-D QBT-D QBT-D QMT cabina A QMT cabina B QMT cabina C QMT cabina D T.A1 B7-A 0.48 T.A1 Embalaje 0.48 T.A1 Interca T.A1 Zig Zag 0.48 T.A2 Auxiliar a T.A2 B6-C 0.48 T.A2 Hrn B7-B 0.48 T.A2 Presas FM 0.48 T.A2 Reb T.A2 Taller NH 0.48 T.A3 Atmsf B T.A3 Aux A T.A3 B6-A 0.48 T.A3 B6-B 0.48 T.A3 Baterías 0.48 T.A3 Grúas 0.48 T.A3 Prensa 0.48 T.A3 Rectf 0.48 Falta Trifásica Falta Línea-a-Tierra Falta Línea-a-Línea *Línea-a-Línea-a-Tierra Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag Figura 3.9: Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de cicls (parte 1).

107 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 91 ETAP Pryect: Crdinación de prteccines CVG ALUNASA Ubicación: Esparza Cas de Estudi: CVG ALUNASA Página: 2 de 2 Fecha: SN: Revisión: Base Cnfig.: Nrmal 1,5-4 cicls - Crrientes de Falta Trifásica, LG, LL, y LLG Tensión pre Falta = Tensión Nminal de Barra * Tensión en pu del Editr de Barra Barra ID kv T.A3 Schiavi 0.48 T.B1 Mtr F 0.48 T.B1 Mtr H 0.48 T.B1 Mtr M 0.48 T.B1 Mtr S 0.48 T.B2 Aux Lam Liv 0.48 T.C1 H 0.48 T.C1 P 0.48 T.C1 R 0.48 T.C1 S 0.48 T.C4 Aux Lam Pes 0.48 T.D1 Agua Ind T.D1 Aire cmp T.D1 GLP/Bunker 0.48 T.D1 Hrn A1-A T.D1 Pz/Agua 0.48 T.D2 C T.D2 Caster 0.48 T.D2 H. B2A 0.48 T.D2 H. marinita 0.48 T.D2 Lab T.D2 Metalurgía 0.48 T.D2 Residencia 0.48 T.D2 Taller marin T.D3 Alumbrad 0.21 T.D3 Auxiliar D 0.48 T.D3 H. B2B 0.48 T.D3 Junta tub 0.48 T.D3 Mantenimient 0.48 T.D3 Panel 0.48 T.D3 Presas Falta Trifásica Falta Línea-a-Tierra Falta Línea-a-Línea *Línea-a-Línea-a-Tierra Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag Tdas las crrientes de falta sn mmentáneas simétricas (Red Equivalente de 1,5-4 cicls) valres en ka rms * La crriente de crtcircuit LLG es la más grande de las ds crrientees de falta en línea Figura 3.10: Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de cicls (parte 2).

108 92 3 Desarrll ETAP Pryect: Crdinación de prteccines CVG ALUNASA Ubicación: Esparza Cas de Estudi: CVG ALUNASA Página: 1 de 2 Fecha: SN: Revisión: Base Cnfig.: Nrmal Infrme Resumen de Crtcircuit Crriente de Falta en Estat Estable (30 cicls) - Trifásica, LG, LL y LLG Tensión pre Falta = Tensión Nminal de Barra * Tensión en pu del Editr de Barra Barra ID kv Acmetida QBT-A QBT-A QBT-A QBT-B QBT-B QBT-C1 (RPSH) 0.48 QBT-C2 (M) 0.48 QBT-C3 (N) 0.48 QBT-C4 (V) 0.48 QBT-D QBT-D QBT-D QMT cabina A QMT cabina B QMT cabina C QMT cabina D T.A1 B7-A 0.48 T.A1 Embalaje 0.48 T.A1 Interca T.A1 Zig Zag 0.48 T.A2 Auxiliar a T.A2 B6-C 0.48 T.A2 Hrn B7-B 0.48 T.A2 Presas FM 0.48 T.A2 Reb T.A2 Taller NH 0.48 T.A3 Atmsf B T.A3 Aux A T.A3 B6-A 0.48 T.A3 B6-B 0.48 T.A3 Baterías 0.48 T.A3 Grúas 0.48 T.A3 Prensa 0.48 T.A3 Rectf 0.48 Falta Trifásica Falta Línea-a-Tierra Falta Línea-a-Línea *Línea-a-Línea-a-Tierra Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag Figura 3.11: Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 30 cicls (parte 1).

109 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 93 ETAP Pryect: Crdinación de prteccines CVG ALUNASA Ubicación: Esparza Cas de Estudi: CVG ALUNASA Página: 2 de 2 Fecha: SN: Revisión: Base Cnfig.: Nrmal Crriente de Falta en Estat Estable (30 cicls) - Trifásica, LG, LL y LLG Tensión pre Falta = Tensión Nminal de Barra * Tensión en pu del Editr de Barra Barra ID kv T.A3 Schiavi 0.48 T.B1 Mtr F 0.48 T.B1 Mtr H 0.48 T.B1 Mtr M 0.48 T.B1 Mtr S 0.48 T.B2 Aux Lam Liv 0.48 T.C1 H 0.48 T.C1 P 0.48 T.C1 R 0.48 T.C1 S 0.48 T.C4 Aux Lam Pes 0.48 T.D1 Agua Ind T.D1 Aire cmp T.D1 GLP/Bunker 0.48 T.D1 Hrn A1-A T.D1 Pz/Agua 0.48 T.D2 C T.D2 Caster 0.48 T.D2 H. B2A 0.48 T.D2 H. marinita 0.48 T.D2 Lab T.D2 Metalurgía 0.48 T.D2 Residencia 0.48 T.D2 Taller marin T.D3 Alumbrad 0.21 T.D3 Auxiliar D 0.48 T.D3 H. B2B 0.48 T.D3 Junta tub 0.48 T.D3 Mantenimient 0.48 T.D3 Panel 0.48 T.D3 Presas Falta Trifásica Falta Línea-a-Tierra Falta Línea-a-Línea *Línea-a-Línea-a-Tierra Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag. Activa Imag. Mag Tdas las crrientes de falta sn mmentáneas simétricas (Red de Estad Estable (30 cicls)) valres en ka rms * La crriente de crtcircuit LLG es la más grande de las ds crrientees de falta en línea Figura 3.12: Crrientes de crt circuit trifásica, LL, LG y LLG para la red de 30 cicls (parte 2).

110 94 3 Desarrll Figura 3.13: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de la acmetida, red 1/2 cicl. Figura 3.14: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrD1, red 1/2 cicl.

111 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 95 Figura 3.15: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal del TrD2, red 1/2 cicl. Figura 3.16: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal del TrD3, red 1/2 cicl.

112 96 3 Desarrll Figura 3.17: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrC1 y TrC2, red 1/2 cicl. Figura 3.18: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrC3 y TrC4, red 1/2 cicl.

113 3.2. Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 97 Figura 3.19: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrB1 y TrB2, red 1/2 cicl. Figura 3.20: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrA1, red 1/2 cicl.

114 98 3 Desarrll Figura 3.21: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrA2, red 1/2 cicl. Figura 3.22: Crrientes de crt circuit trifásicas en el ramal de TrA3, red 1/2 cicl.

115 QBT-D1 0,48 kv QBT-C1 (RPSH) 0,48 kv T.C1 R 0,48 kv T.C1 P 0,48 kv CBP-TrD1 CB-D1 QMT cabina D OCR OCR-CBP-Alun 13,8 kv CBP-Alun 4,94 ka,178 ka,492 ka,096 ka OCR OCR-CBP-TrD1 OCR OCR OCR-CBP-Anill OCR-CBP-TrD2 Planta de emergencia 306 kw CBP-Anill CBP-TrD2 T.D1 Planta 0,48 kv TrD1 TrD kva Open 1600 kva 25,31 ka,531 ka,179 ka 1 ka 1,52 ka 2,95 ka Fd1 - H.A1-A2 Fd1 - GLP/Bunker Fd1 - Pz/Agua Fd1 - Agua Ind. Fd1 - Aire cmp. QMT cabina C 13,8 kv 5,22 ka,002 ka,003 ka,003 ka,255 ka,231 ka OCR OCR-CBP-TrC1 OCR OCR-CBP-TrC2 OCR OCR-CBP-TrC3 OCR OCR-CBP-TrC4 T.C1 S 26,52 ka 0,48 kv 26,45 ka,07 ka Fd1 - Planta Emeg. T.C1 H 0,48 kv QBT-C2 (M) 0,48 kv 13,8 kv QMT cabina B QBT-D2 0,48 kv,759 ka Fd2 - H. B2A CBd1-T.H.A1-A2 CBd1-T.GLP/Bunker CBd1-T.Pz/Agua CBd1-T.Agua Ind. CBd1-T.Aire cmp. CBd2-T.H. B2A CBd2-T.Hrn A4 CBd2-T.Metalurgía CBd2-T.Caster A3 CBd2-T.Taller mar. CBd2-T.Residencia CBd2 - T.C1 CBd2-T.Lab. TrLUZ CBd3-T.Junta tub CBd3-T.Mant. CBd3-T. H. B2B CBd3-T.Presas 2 CBd3-T.Aux D CBd3-T.Panel Rect. T.D1 GLP/Bunker T.D1 Pz/Agua T.D1 Agua Ind. T.D1 Aire cmp. T.D2 H. marinita T.D2 Metalurgía T.D2 Caster T.D2 Taller marin. T.D2 Residencia T.D2 Lab. 750 kva T.D3 Mantenimient T.D1 Hrn A1-A2 T.D2 H. B2A T.D2 C1 T.D3 Junta tub T.D3 H. B2B T.D3 Presas 2 T.D3 Auxiliar D T.D3 Panel 17,18 ka 17,94 ka 11,48 ka 6,48 ka 19,26 ka 12,37 ka 1,66 ka 3,2 ka 9,73 ka 12,39 ka 4,88 ka 5,82 ka 2,05 ka 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 2,04 ka 12,13 ka 10,32 ka 0,48 kv 0,48 kv 0,48 kv 2,04 ka 0,48 kv 2,04 0,48 ka kv 2,04 ka,536 ka,18 ka 1,03 ka 1,7 ka 3,05 ka,775 ka,018 ka 1,5 ka,134 ka,743 ka,306 ka,858 ka C1 A1-A2 10 kva Mtres GLP, BunKer Mtres Pz/Agua Mtres Agua Ind. Mtres Aire cmp. Mtres H. B2A 300 kva Mtres H. A4 Metalurgía Mtres Taller Marinita Residencia #1 41 HP 180 HP 585 HP 132 HP Mtres Caster A3 Mtres C1 Lab. Metalurgía Junta pr Tubs Mtres Mantenimient Mtres H. B2B Presas FM QDP2 Auxiliar D1 Panel Rectificadr 48 V 10 kva 55 kva Mtres Hrn A1-A2 324 HP 4 HP 286 HP 30 HP 125 HP 12 kva 3 kva 50 HP 150 HP 6,5 kva 34 kva 1 kva 90 HP T.D3 Alumbrad CBd3-T.Alumb 0,208 kv 24,06 ka QBT-A1 0,48 kv CBc1-R 26,52 ka CBP-TrC1 CB-C1 (RPSH) CBc1-P TrC kva 26,45 ka,07 ka CBc1-S CBc1-H 26,52 ka Charger1 Charger2 Charger3 Charger4 Ventiladr S 14 HP Mtr DC Rehíla de Brd Mtr DC Destiladr Mtr DC Enrrlladr S Mtr DC Desenrr H T.A1 Embalaje 0,48 kv T.A1 B7-A 23,05 ka 0,48 kv,573 ka B7A 600 kva Mtres B7A 97 HP CBa1-T.B7A T.A1 Interca. 0,48 kv T.A1 Zig Zag 0,48 kv 7,5 ka Mtr DC Jaula M TrC kva CB-C3 (M) CB-C3 (N) CB-C4 (V) 24,93 ka 26,43 ka 30,9 ka QBT-C3 (N) QBT-C4 (V),075 ka,075 ka 0,48 kv 8,03 ka 0,48 kv Ventiladr M 15 HP Charger5 ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP CBP-TrP Acmetida 4,57 ka 138 kv,07 ka TrP 12 MVA OCR OCR-CBS-TrP CBS-TrP OCR OCR-GROUND,018 ka Fd2 - Hrn A4 Fd2 - Metalurgía 1,42 ka Fd2 - Caster A3 26,78 ka,134 ka Fd2 - Taller mar. CBP-TrC2 CBP-TrC3 CBP-TrC4 CBP-TrB1 OCR OCR-CBP-TrB1 Charger6 Mtr DC Jaula N TrC kva Ventiladr N 15 HP,173 ka T.C4 Aux Lam Pes 0,48 kv,083 ka OCR OCR-CBP-TrB2 QBT-B1 CB-B1(C) CB-B2(V) 0,48 kv 22,15 ka 15,85 ka QBT-B2 2,74 ka CBb1-F CBb1-H CBb1-S CBb1-M 0,48 kv T.B1 Mtr F T.B1 Mtr H T.B1 Mtr S T.B1 Mtr M 0,48 kv 22,15 ka 0,48 kv 22,15 ka 0,48 kv 22,15 ka 0,48 kv 22,15 ka T.B2 Aux Lam Liv 15,37 ka 0,48 kv 2,75 ka,04 ka,069 ka OCR OCR-CBP-TrA1 OCR OCR-CBP-TrA2 CBP-TrA2,572 ka,169 ka,057 ka,417 ka CBa1-B7A Fa1-Embalaje Fa1-Interc Fa1-ZigZag,193 ka Mtres Embalaje 44 HP CBP-TrA1 CB-A1 Fa1-T.Embalaje,526 ka TrA kva 25,35 ka Fa1-T.Interc,86 ka,059 ka Intercaladra 13 HP Mtres Zig Zag 70 HP CBa1-T.ZigZag T.A2 Auxiliar a1 7,24 ka 0,48 kv,425 ka Mtr DC Dblamient Mtr DC Desenrrlladr Mtr DC Enrrlladr Mtr DC Jaula QBT-A2 0,48 kv Auxiliares A1 49 kva T.A2 Hrn B7-B CBa2-T.AuxA1 CBa2-T.Trquel 1,75 ka T.A2 Reb. 2,26 ka 0,48 kv 0,48 kv,175 ka 2,3 ka CB-D2 CBP-TrB2 TrB kva TrB2 750 kva Charger7 Charger8 Charger9 Charger10 Fa2-AuxA1,172 ka Fa2-Trquel Trqueladra 40 HP Mtres B7-B 97 HP,57 ka CBa2-B7B CBa2-T.B7B 17,66 ka T.A2 Presas FM 0,48 kv,573 ka B7-B 600 kva CB-A2 TrA kva 20,93 ka Presas FM 6,5 kva Fa2-Presas 1,34 ka Fa2-B6C 5,5 ka T.A2 Taller NH Fa2-T.Presas Fa2-T.B6C 3,95 ka T.A2 B6-C 11,16 ka 0,48 kv 0,48 kv 1,39 ka Mtres B6-C 265 HP Mtres Taller NH 18 HP 5,44 ka,081 ka Fa2-TallerNH Fa2-T.TallerNH 5,72 ka T.A3 B6-A 0,48 kv,081 ka Mtres Aux Lam Liv 528 HP QBT-A3 0,48 kv,311 ka Fa3-B6A Mtres B6-A 54 HP CBa3-T.B6A 18,1 ka 1,66 T.A3 ka B6-B 0,48 kv,329 ka Fd2 - Residencia TrC kva 29,29 ka 8,12 ka Mtres Aux Lam Pes 1200 HP Mtres B6-B 35 HP,154 ka Fa3-B6B CBa3-T.B6B 5,86 T.A3 ka Aux A2 0,48 kv,155 ka B6-B 40 kva,706 ka Fd2 - C1 Aux A2 34 kva Fa3-Aux2 CBa3-T.Aux2 4 ka T.A3 Schiavi 0,48 kv 4,0 ka Fd2 - Lab. Mtres Schiavi 77 HP QMT cabina A 13,8 kv,43 ka CBa3-Schiavi CBa3-T.Schiavi 1,71 ka T.A3 Rectf 0,48 kv,466 ka Schiavi 200 kva CBP-TrA3 CB-A3 QBT-D3 0,48 kv Iluminación 750 kva 24,1 ka,064 ka OCR OCR-CBP-TrA3 26,74 ka Fa3-Rectf Rectificadra 50,7 kva CBa3-T.Rectf 4 ka TrA kva T.A3 Prensa 0,48 kv,678 ka Fa3-Prensa Fd3 - Junta tub CBa3-T.Prensa 2,65 T.A3 ka Atmsf B7 0,48 kv,73 ka Mtres Prensa 123 HP Atmsf. B7 6,7 kva CBP-TrD3 CB-D3 Fa3-Atmf.B7 CBa3-T.Atmf 4 ka T.A3 Grúas 0,48 kv,038 ka OCR OCR-CBP-TrD3 26,83 ka,304 ka Fd3 - Mant. TrD kva,379 ka Fa3-Grúas Mtres Grúas 66 HP CBa3-T.Grúas 2,29 T.A3 ka Baterías 0,48 kv,4 ka,835 ka Fd3 - H. B2B Fa3-CargBate CBa3-T.CargBate 4 ka Cargadr de Baterías 80 kva Fd3 - Presas 2 Fd3 - Aux D Fd3 - Panel Rect Cálcul de crrientes de crt circuit, mediante el sftware ETAP. 99,07 ka TrP 4,6 ka 5,7 ka 31,5 ka 29,8 ka 28,0 ka CBd1-T.H.A1-A2 CBd1-T.GLP/Bunker CBd1-T.Pz/Agua CBd1-T.Agua Ind. CBd1-T.Aire cmp. CBd2-T.H. B2A CBd2-T.Hrn A4 CBd2-T.Metalurgía CBd2-T.Caster A3 CBd2-T.Taller mar. CBd2-T.Residencia 17,6 ka 18,1 ka 12,2 ka 7,6 ka 22,0 ka 13,0 ka 1,7 ka 3,2 ka 10,8 ka 12,5 ka 4,9 ka 6,3 ka 2,0 ka 2,0 ka 12,4 ka 10,9 ka 2,0 ka 2,0 ka 2,0 ka 5,7 ka 26,5 ka 25,0 ka 26,45 ka 24,93 ka 26,43 ka 30,9 ka 26,5 ka 38,9 ka 26,5 ka 26,5 ka 26,5 ka 26,5 ka 37,3 ka Mtr DC Rehíla de Brd Mtr DC Destiladr Mtr DC Enrrlladr S Mtr DC Desenrr H 5,7 ka 22,1 ka 18,5 ka 22,1 ka 22,1 ka 22,1 ka 22,1 ka 2,75 ka18,1 ka 5,7 ka 26,6 ka 23,1 ka 28,6 ka,86 ka 3,95 ka 1,7 ka 4,0 ka 4 ka 4 ka 4 ka 23,6 ka 0,604 ka 0,885 ka 18,2 ka 12,3 ka 5,8 ka 1,8 ka 5,9 ka 1,9 ka 4,0 ka 2,9 ka 4,0 ka 2,5 ka 4,0 ka Figura 3.23: Diagrama unifilar de trabaj en ETAP. En la figura 3.23 se muestran las crrientes simétricas máximas de falla trifásica de 1/2 cicl, se muestran también las cntribucines de ls mtres en cada barra. Para una mayr legibilidad en el apéndice se adjuntará el mism diagrama en una mayr escala. En la figuras 3.13 a 3.22 se muestran las barras pr separadas, se muestra la acmetida de servici, y tdas las barras de baja tensión simuladas en ETAP, es ests diagramas también se ven las cntribucines de ls mtres en cada barra.

116 100 3 Desarrll 3.3 Cmparación de crrientes encntradas pr el métd kva y la simulación mediante el sftware ETAP. Lueg de haber encntrad las crrientes trifásicas simétricas de crt circuit mediante el métd de ls kvas y la simulación, se cmpara la fiabilidad del métd de ls kva respect a la simulación. Se bserva que la mayr diferencia se presentó en las crrientes de falla para las barras de media tensión, en prmedi las demás barras presentan un %errr n mayr al 10 %. Este margen de errr se da cn la decisión de tmar reactancias de 0.20 y 0.17 para ls mtres de la empresa, y de multiplicar las impedancias de ls transfrmadres pr 0.9 a la hra de utilizar el métd de ls kvas, l cual ns da una crriente de falla mayr que la simulada en ETAP, est sucede ya que se disminuye la impedancia de ls transfrmadres y se tman valres de reactancias distintas a las simuladas. Se destaca la gran atenuación pr parte de ls transfrmadres y ls cnductres de menr calibre que sufre la crriente de crt circuit al circular pr ls misms, se nta que ls cnductres de mayr calibre n sn tan significativs en la atenuación de la crriente de falla, es pr ésta razón que en casines es válid n tmar en cuenta ests cnductres, de esta manera se simplifican ls cálculs y se reducen ls tiemps que llevan en encntrar las crrientes de crt circuit. La rapidez cn que se btienen ls cálculs mediante el sftware, l hacen más atractiv a la hra de llevar a cab un estudi de crt circuit, freciend además la ventaja de permitir cambis en la red y btener de manera autmática ls nuevs resultads, a diferencia de ls cálculs hechs cn métds cm el de ls kva s, que una vez realizads, si fuera necesari una mdificación, se deben de realizar nuevamente ls cálculs. Sin embarg, el métd de ls kva s ns frece la enrme ventaja de guiarns a través de un fluj a l larg de la red, l cual ns resulta fácil predecir algún errr. A la hra de cmbinar ls kvas equivalentes cn ls de un cnductr en serie (cn la misma tensión) ests deben de reducirse (atenuarse la crriente de falla), si el fluj de kvas aumenta quiere decir que se cmetió un errr en el cálcul. Este métd es útil para detectar errres a la hra de ingresar ls dats de ls cmpnentes del circuit. Pr esta razón, se puede decir que es más sencill errar en el cálcul mediante la simulación que cn el métd de ls kva s.

117 3.3. Cmparación de crrientes encntradas pr el métd kva y la simulación mediante el sftware ETAP. 101 Barra Falta Trifásica Falta Trifásica ID kv ka (ETAP) ka (Métd kvas) %Errr Acmetida 138,00 4,642 4,642 - QMT cabina A 13,80 5,668 6,614 16,7 QMT cabina B 13,80 5,689 6,671 17,3 QMT cabina C 13,80 5,712 6,737 17,9 QMT cabina D 13,80 5,743 6,830 18,9 QBT-A1 0,48 26,554 24,348 8,3 QBT-A2 0,48 23,086 25,702 11,3 QBT-A3 0,48 28,648 31,258 9,1 QBT-B1 0,48 22,148 22,605 2,1 QBT-B2 0,48 18,542 20,490 10,5 QBT-C1 (RPSH) 0,48 26,521 29,226 10,2 QBT-C2 (M) 0,48 24,998 22,731 9,1 QBT-C3 (N) 0,48 26,498 29,177 10,1 QBT-C4 (V) 0,48 38,886 40,425 4,0 QBT-D1 0,48 31,584 29,669 6,1 QBT-D2 0,48 29,659 32,553 9,8 QBT-D3 0,48 27,980 30,680 9,7 T.A1 B7-A 0,48 23,608 20,569 12,9 T.A1 Embalaje 0,48 0,604 0,667 10,4 T.A1 Interca. 0,48 0,885 0,871 1,6 T.A1 Zig Zag 0,48 7,500 6,596 12,1 T.A2 Auxiliar a1 0,48 1, T.A2 B6-C 0,48 12,296 12,409 0,9 T.A2 Hrn B7-B 0,48 18,231 17,976 1,4 T.A2 Presas FM 0,48 3, T.A2 Reb. 0,48 2, T.A2 Taller NH 0,48 5, T.A3 Atmsf B7 0,48 4, T.A3 Aux A2 0,48 4, T.A3 B6-A 0,48 1,780 2,016 13,3 T.A3 B6-B 0,48 5,926 5,143 13,2 T.A3 Baterías 0,48 4, T.A3 Grúas 0,48 2,458 2,853 16,1 T.A3 Prensa 0,48 2,918 3,172 8,7 T.A3 Rectf 0,48 4, T.A3 Schiavi 0,48 1,878 2,017 7,4 T.B1 Mtr F 0,48 22,148 22,605 2,1 T.B1 Mtr H 0,48 22,148 22,605 2,1 T.B1 Mtr M 0,48 22,148 22,605 2,1 T.B1 Mtr S 0,48 22,148 22,605 2,1 T.B2 Aux Lam Liv 0,48 18,055 19,683 9,0 T.C1 H 0,48 26,521 29,266 10,4 T.C1 P 0,48 26,521 29,266 10,4 T.C1 R 0,48 26,521 29,266 10,4 T.C1 S 0,48 26,521 29,266 10,4 T.C4 Aux Lam Pes 0,48 37,258 37,656 1,1 T.D1 Agua Ind. 0,48 7,600 7,512 1,2 T.D1 Aire cmp. 0,48 21,976 20,049 8,8 T.D1 GLP/Bunker 0,48 18,100 15,438 14,7 T.D1 Hrn A1-A2 0,48 17,600 14,999 14,8 T.D1 Pz/Agua 0,48 12,200 11,404 6,5 T.D2 C1 0,48 6,273 6,422 2,4 T.D2 Caster 0,48 10,792 10,360 4,0 T.D2 H. B2A 0,48 12,958 11,987 7,5 T.D2 H. marinita 0,48 1, T.D2 Lab. 0,48 2, T.D2 Metalurgía 0,48 3, T.D2 Residencia 0,48 4, T.D2 Taller marin. 0,48 12,500 11,610 7,1 T.D3 Alumbrad 0,48 24,059 25,696 6,8 T.D3 Auxiliar D 0,48 2, T.D3 H. B2B 0,48 10,930 10,266 6,1 T.D3 Junta tub 0,48 2, T.D3 Mantenimient 0,48 12,373 11,451 7,5 T.D3 Panel 0,48 2, T.D3 Presas 2 0,48 2, Figura 3.24: Cmparación de crrientes btenidas mediante el métd de ls kvas y la simulación en ETAP.

118 102 3 Desarrll 3.4 Evaluación de ls dispsitivs de prtección. Según nrmas ANSI/IEEE, las crrientes encntradas en la red de 1/2 cicl, se utilizan para seleccinar las capacidades de interrupción de ls fusibles y ls interruptres de baja tensión, además de las capacidades de cierre de ls interruptres de alta tensión. Las crrientes encntradas en la red de cicls, se utilizan para seleccinar las capacidades de interrupción de ls interruptres de alta tensión. Entiéndase pr capacidad de interrupción cm la intensidad máxima que el interruptr puede interrumpir. Cn mayres intensidades de las sprtadas pr el dispsitiv se pueden prducir fenómens de arc vltaic, fusión y sldadura de materiales que impedirían la apertura del circuit. Entiéndase pr capacidad de cierre cm la intensidad máxima que puede circular pr el dispsitiv al mment del cierre sin que éste sufra dañs pr chque eléctric. Cnsideracines: 1. Cm en la empresa el estudi se basa en dispsitivs ya diseñads e instalads cn anteriridad, se hará una revisión de las capacidades interruptivas y de cierre de ls misms, verificand así su crrect dimensinamient, cm se muestra en la figura La capacidad de interrupción de ls fusibles es muy alta, pr arriba de ls 100 ka, cm las crrientes de falla n superan ls 35 ka, pr l tant se cnsideran aprpiads para la cnfiguración de red actual. 3. Ls fusibles de baja tensión tienen su capacidad interruptiva expresada en términs del cmpnente simétric de la crriente de crtcircuit. Est significa que mientras el valr del cmpnente simétric de crriente n exceda la capacidad interruptiva del fusible, el fusible puede interrumpir la crrespndiente crriente asimétrica aunque el valr teóric máxim de la crriente asimétrica pic sea el dble del valr pic de la crriente simétrica.

119 3.5. Crdinación de prteccines. 103 Bus ID Dispsitiv ID Prtección Tensión (kv) Cap. (ka) Interrupción Cap. cierre (ka) Crriente de falla Red de trabaj QMT Barras MT* Distribución* /2 cicl OK* QMT cabina X CBP-TrX* Primaria Trafs* cicls OK* QMT cabina X CBP-TrX* Primaria Trafs* /2 cicl OK* QMT cabina D CBP-Anill Anill cicls OK QMT cabina D CBP-Anill Anill /2 cicl OK QBT-D1 CB-D1 Secundaria Traf D /2 cicl OK QBT-D2 CB-D2 Secundaria Traf D /2 cicl OK QBT-D3 CB-D3 Secundaria Traf D /2 cicl OK QBT-C1 (RPSH) CB-C1 (RSPH) Secundaria Traf C /2 cicl OK QBT-C1 (RPSH) CBc1-R Rehíla de brdes /2 cicl Ver nta 1 QBT-C1 (RPSH) CBc1-P Destiladr /2 cicl Ver nta 1 QBT-C1 (RPSH) CBc1-S Enrrlladr de B /2 cicl OK QBT-C1 (RPSH) CBc1-H Desenrrlladr de B /2 cicl OK QBT-C2 (M) CB-C2 (M) Secundaria Traf C /2 cicl OK QBT-C3 (N) CB-C3 (N) Secundaria Traf C /2 cicl OK QBT-C4 (V) CB-C4 (V) Secundaria Traf C /2 cicl Ver nta 1 QBT-B1 CB-B1 (C) Secundaria Traf B /2 cicl OK QBT-B1 CBb1-F Mtr Dblamient /2 cicl Ver nta 2 QBT-B1 CBb1-H Mtr Desenrrlladr /2 cicl Ver nta 2 QBT-B1 CBb1-S Mtr Enrrlladr /2 cicl Ver nta 2 QBT-B1 CBb1-M Mtr Jaula /2 cicl OK QBT-B2 CB-B2 (V) Secundaria Traf B /2 cicl OK QBT-A1 CB-A1 Secundaria Traf A /2 cicl OK QBT-A1 CBa1-B7A Hrn B7A /2 cicl OK QBT-A2 CB-A2 Secundaria Traf A /2 cicl OK QBT-A2 CBa2-B7B Hrn B7B /2 cicl OK QBT-A3 CB-A3 Secundaria Traf A /2 cicl OK QBT-A3 CBa3-Schiavi Schiavi /2 cicl OK * Esta cndición es válida para tds ls dispsitivs de ls transfrmadres de las cabinas de transfrmación, ls dispsitivs de prtección del primari de ls transfrmadres de MT pseen también las mismas capacidades de interrupción. Nta 1: Las capacidades de interrupción para ests dispsitivs n sn adecuadas para las crrientes de falla presentes en las barras. Nta 2: Las crrientes de falla excenden en muy pc las capacidades de interrupción de ests dispsitivs, pr l tant n es necesari su reemplaz. Estad Figura 3.25: Reprte de la evaluación de ls dispsitivs del sistema de ptencia. 3.5 Crdinación de prteccines. El bjetiv de una crdinación de prteccines es determinar las características, capacidades y cnfiguracines de ls dispsitivs, que minimicen el dañ a ls equips e interrumpan de la manera más rápida y eficaz ante un crtcircuit, en un sistema radial el bjetiv de la selectividad es descnectar de la red la carga la derivación de la salida defectusa y sl ésta, manteniend en servici la mayr parte psible de la instalación. En instalacines existentes, las cnfiguracines del sistema y las cndicines de peración cambian a menud. Pr l tant es necesari un nuev estudi de crdinación. Este estudi determina las capacidades y cnfiguracines de ls dispsitivs, para que la selectividad y prtección se mantenga después del cambi.

120 104 3 Desarrll Cnsideracines en la crdinación: 1. El bjetiv de esta crdinación es ajustar ls dispsitivs para evitar que al currir una falla en el sistema n se accine la prtección primaria OCR-CBP-TrCP del transfrmadr principal TrP. También evitar que se accine un dispsitiv de prtección general que descnecte tda gran cantidad de la carga. 2. Para las curvas de línea sencilla, que crrespnden a ls relés de sbrecrrientes, se cnsiderarn ls errres de ajustes, tlerancias de fabricación y dispar del disyuntr, ya que ésta curva indica el tiemp aprximad que el dispsitiv actuará para iniciar la apertura de un disyuntr asciad al mism. Según IEEE Std , en media y alta tensión ls disyuntres se activarán en ls rdenes de 1.5 a 8 cicls (de 25 a 133 ms). 3. Las curvas de bandas, que crrespnde a ls fusibles y disyuntres de baja tensión, ya incluyen la tlerancias de fabricación y ls tiemps de peración. 4. Para las curvas de línea la IEEE Std recmienda ciert intervals de tiemp (CTIs) que se deben tratar de mantener entre la curvas de ls dispsitivs (figura 3.26), ests valres representan ls tiemps mínims y n se deben de aplicar siempre, dependerá de la situación. 5. En las simulacines se cnsiderarán 3 escenaris, el primer es una falla en media tensión, y ls trs ds, para fallas en baja tensión, una falla en ls paneles de distribución de ls transfrmadres y tra en el panel de la carga. 6. Según el manual de ls disyuntres de media tensión mdel 17MG1350, su tiemp de interrupción es de 0.07 s. Para ls disyuntres B1-50 y B2-50 en baja tensión, su tiemp de apertura es de 50 ms. 7. En la crdinación se cnsiderarán las curvas de dañ térmic I 2 t de ls transfrmadres, n así la de ls cnductres, pr pseer magnitudes de crrientes tan altas que dificultan su psición dentr de las gráficas. 8. La escala de crriente se seleccinará en base a 13.8 kv, ya que es la tensión media de ls tres niveles de tensión (138, 13.8 y 0.48 kv). Tdas las curvas serán graficadas en una misma escala de crriente, aún si estas están en distints niveles de tensión, pr ejempl, graficar la crriente de 50.2 A a 138 kv, es igual a graficar 502 A a 13.8 kv.

121 3.5. Crdinación de prteccines. 105 Figura 3.26: Mínims CTIs utilizads para crdinar prteccines. (IEEE, 2001). 9. Se dibujará un pequeñ diagrama unifilar del circuit que representarán las curvas de las graficas, cn ls dispsitivs en el diagrama. 10. En las curvas cn ls ajustes finales, y si está al alcance del espaci dispnible, se dibujará sbre la escala lgarítmica: máxima crriente de falla dispnible, crriente de carga máxima de ls transfrmadres, curvas de dañ y curva de peración de mtres. 11. Se evitara dibujar mas de cuatr cinc curvas juntas, ya que en una misma gráfica, muchas curvas tienden a generar cnfusión, sbretd si estas curvas se sbrepnen entre sí. 12. Para las crrientes de arranque (Pick Up) de las prteccines de sbrecrrientes serán definidas cnsiderand la capacidad de crriente del element prtegid, cn el fin de n ajustar una crriente de arranque baja que prduzca un dispar injustificad en cndicines nrmales de carga, ni tan alta que las crrientes de falla puedan prducir dañs a ls elements del sistema. 13. En ls ajustes de ls dispars instantánes se tmarn en cuentan las crrientes de arranque de ls mtres.

122 106 3 Desarrll Planeamient inicial y dats requerids: Para realizar una crdinación se requieren de algunas características mínimas de ls dispsitivs, cm el fabricante, curva característica de tiemp-crriente, capacidad interruptiva, capacidad de cierre (disyuntres de media y alta tensión), rang de cnfiguración, relación de TCs (relés), crriente nminal de peración, ajuste actual, entre tras csas. 1. En la figura 3.27 se muestra el diagrama unifilar (actualizad en Juni del 2007) de la subestación dnde se cnecta la empresa, se pueden bservar la relación de ls TCs (50/5) en el primari de ls transfrmadres UNION, ls cuales alimentan a ALUNASA. 2. En la figura 3.28 se bserva el diagrama de media tensión cn características útiles de ls dispsitivs, para mayr legibilidad, este diagrama se mstrará en una mayr escala en el apéndice al final del dcument. En la figura 3.29, se detallan mejr las características de estas prteccines. 3. Las características de ls dispsitivs de prtección de baja tensión se muestran en la figura 3.30, se bserva su crriente nminal, capacidad de interrupción, así cm su fabricante y mdel. 4. En la figura 3.52, se muestran ls ajustes antigus y ls ajustes finales de ls dispsitivs.

123 3.5. Crdinación de prteccines. 107 Figura 3.27: Diagrama unifilar de la subestación dnde se cnecta ALUNASA (ICE,2007). Prcedimient: Pas 1: Se cmenzó crdinand ls relés de alta y media tensión, se cnsideró el relé OCR-CBP-TrD1 del primari del transfrmadr D1 (transfrmadr cn mayr nivel de carga según figura 3.31), el relé OCR- CBP-Alun de la prtección general de la empresa, el relé OCR-CBS-TrP del secundari del transfrmadr principal y el relé OCR-CBP-TrP de la prtección primaria del transfrmadr (ajustes suministrads pr el ICE). Las curvas de ls dispsitivs aguas abaj se ajustarán de tal manera que queden pr debaj de la curva de OCR-CBP-TrD1, cn el fin de lgrar una crdinación selectiva, la curva del relé OCR-CBP-TrP n se mverá ya que la empresa n tiene la facilidad de cambiar sus ajustes. Pas 2: Lueg se ajustarn las curvas de ls dispsitiv de baja tensión,

124 108 3 Desarrll Figura 3.28: Diagrama unifilar que muestra las características de las prteccines de media tensión.

125 3.5. Crdinación de prteccines. 109 Relés de media tensión Dispsitiv ID Acción Marca Dispsitiv (Tip) Relación de ls TC (A) OCR-CBP-TrP Acina a la prtección CBP-TrP Siemens 7SJ5001 Relé de Sbrecrriente 50 /1 OCR-CBS-TrP Accina a la prtección CBS-TrP ABB Pwer T y P Relé de Sbrecrriente 500/5 OCR-CBP-Alun Accina a la prtección CBP-Alun SA Magrini AE 135A Relé de Sbrecrriente 600/5 OCR-CBP-Anill Accina a la prtección CBP-Anill SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 300/5 OCR-CBP-A1 Accina a la prtección de TrA1 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 60/5 OCR-CBP-A2 Accina a la prtección de TrA2 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 60/5 OCR-CBP-A3 Accina a la prtección de TrA3 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 60/5 OCR-CBP-B1 Accina a la prtección de TrB1 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 50/5 OCR-CBP-B2 Accina a la prtección de TrB2 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 40/5 OCR-CBP-C1 Accina a la prtección de TrC1 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 75/5 OCR-CBP-C2 Accina a la prtección de TrC2 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 50/5 OCR-CBP-C3 Accina a la prtección de TrC3 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 50/5 OCR-CBP-C4 Accina a la prtección de TrC4 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 40/5 OCR-CBP-D1 Accina a la prtección de TrD1 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 50/5 OCR-CBP-D2 Accina a la prtección de TrD2 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 50/5 OCR-CBP-D3 Accina a la prtección de TrD3 SA Magrini RD 135 Relé de Sbrecrriente 60/5 Rang de cnfiguración Pick: / Tdial: Pick: / Tdial:1-10 / Ins:1-20xpick Lng:0.5-2In(0.1-1s)/Ins:1-12In(3-30s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Lng:1-2In(0.3-10s)/Ins:2-8In( s) Relés de baja tensión Dispsitiv Accina Marca Dispsitiv (Tip) Capacidad nminal In (A) Relé intern E Prtección primaria de ls cuadrs de BT FIR Tip E Relé de Sbrecrriente 2500/2500 Nta: Tds ls relés de las prteccines primarias de ls tablers de baja tensión tienen las mismas características y cnfiguracines Rag de cnfiguración Lng: In / T: s Shrt: In / T: s Inst: In Disyuntres de media tensión Dispsitiv Transfrmadr Ramal Prtección Marca Dispsitiv (Tip) Capacidad nminal In (A) Capacidad Interruptiva (ka) CBP-TrP TrP Prtección Primaria de TrP General N/A N/A N/A N/A CBS-TrP TrP Prtección Secundaria de TrP General Square-D Clase 6055 Disyuntr a vací VR CBP-Alun Prtección Primaria de la empresa General Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 800 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-Anill Prtección del anill (cable a cabina C) Anill Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 40 / int: 17.5 CBP-A1 TrA1 Prtección Primaria de TrA1 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-A2 TrA2 Prtección Primaria de TrA2 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-A3 TrA3 Prtección Primaria de TrA3 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-B1 TrB1 Prtección Primaria de TrB1 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-B2 TrB2 Prtección Primaria de TrB2 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-C1 TrC1 Prtección Primaria de TrC1 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-C2 TrC2 Prtección Primaria de TrC2 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-C3 TrC3 Prtección Primaria de TrC3 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-C4 TrC4 Prtección Primaria de TrC4 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-D1 TrD1 Prtección Primaria de TrD1 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-D2 TrD2 Prtección Primaria de TrD2 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 CBP-D3 TrD3 Prtección Primaria de TrD3 Transfrmadr Magrini 17MG350 Disyuntr en aceite 630 cierre: 37 / int: 14.5 Figura 3.29: Especificacines de ls relés y disyuntres de media tensión. cmenzand cn el disyuntr CB-D1, de tal frma que queden pr debaj de la curva perteneciente al relé OCR-CBP-TrD1, cn esta cndición se garantizará que quedaran pr debaj de las curvas de ls relés aguas arriba OCR-CBP-Alun, OCR-CBS-TrP y OCR-CBP-TrP. Pas 3: La crdinación de las curvas de prtección de falla a tierra se realizó entre ls relés OCR-CBP-TrP (de alta tensión) y el relé OCR- GROUND que accina a la prtección del secundari del transfrmadr principal, slamente ests dispsitivs cuentan cn prtección de falla a tierra.

126 110 3 Desarrll Cabina Cuadr Psición Ramal Prtección Marca Dispsitiv Capacidad Capacidad (Tip) nminal In (A) Interruptiva A QBT - A1 Prtección General del Tabler General Magrini B2-50 Disyuntr A QBT - A1 A1-01 Zig-Zag Ramal Siemens 3NA3 3 Fusible A QBT - A1 A1-02 Hrn B7-A Ramal Magrini B1-50 Disyuntr A QBT - A2 A1-03 Libre A QBT - A1 A1-04 Intercaladra #2 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A1 A1-05 Embalaje Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A1 A1-06 Libre A QBT - A2 Prtección General del Tabler General Magrini B2-50 Disyuntr A QBT - A2 A2-01 Auxiliar A1 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A2 A2-02 Rebbinadra Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A2 A2-03 Hrn B7-B Ramal Magrini B1-50 Disyuntr A QBT - A2 A2-04 Presas FM Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A2 A2-05 Separadr de fil B6-C Ramal Siemens 3NA3 3 Fusible A QBT - A2 A2-06 Taller núcles de hierr Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 Prtección General del Tabler General Magrini B2-50 Disyuntr A QBT - A3 A3-01 Crtadra Pesada B6-B Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 A3-02 Prensa Refilad Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 A3-03 Crtadra Liviana B6-A Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 A3-04 Laminadra Recubridra Ramal Magrini AR10 Disyuntr A QBT - A3 A3-05 Rectificadr de Rdills Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 A3-06 Grúas Áereas 1,2,3 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 A3-07 Generadr Atmsferic B7 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible A QBT - A3 A3-08 Cuadr Auxiliar A2 Ramal Fusible A QBT - A3 A3-09 Cargadr de Baterias Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible B C-B1 Prtección General General (C) Merlin Gerin C1252V Disyuntr B C-B1 Mtr Dblamient Mtr DC - (F) Westinghuse KA3225F Disyuntr B C-B1 Mtr Desenrrlladr Mtr DC - (H) Westinghuse KA3225F Disyuntr B C-B1 Mtr Enrrlladr Mtr DC - (S) Westinghuse KA3225F Disyuntr B C-B1 Mtr Jaula Mtr DC - (M) Westinghuse HMA Disyuntr B V-B2 Auxiliares Laminadr Livian General (V) Merlin Gerin C801N Disyuntr C1 RPSH Prtección General General (RPSH) Westinghuse PB32500F Disyuntr C1 RPSH Rehíla Brdes Mtr DC - (R) Siemens 3VE5200 Disyuntr C1 RPSH Destiladr de Aceite Ramal - (P) Westinghuse Disyuntr C1 RPSH Mtr Enrrlladr Mtr DC - (S) Westinghuse PB31200F Disyuntr C1 RPSH Mtr Desenrrlladr Mtr DC - (H) Westinghuse PB31000F Disyuntr C2 M Mtr Jaula (M) General (M) Merlin Gerin C1251N Disyuntr C3 N Mtr Jaula (N) General (N) Westinghuse ND50K Disyuntr C4 V Auxiliares Laminadr Pesad General (V) Westinghuse ND31200F Disyuntr D QBT - D1 Prtección General General Magrini B2-50 Disyuntr D QBT - D1 D1-01 Central Térmica GLP/Bunker Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D1 D1-02 Agua Ptable Pzs/Trasieg Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D1 D1-03 Hrn A1 - A2 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D1 D1-04 Libre D QBT - D1 D1-05 Planta de emergencia Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D1 D1-06 Agua Industrial Ramal Siemens 3NA3 3 Fusible D QBT - D1 D1-07 Aire Cmprimid Ramal Siemens 3NA3 3 Fusible D QBT - D2 Prtección General General Magrini B2-50 Disyuntr D QBT - D2 D2-01 Hrn B2-A Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D2 D2-02 Hrn Marinita A4 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D2 D2-03 Metalurgia (Aire acnd.) Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D2 D2-04 Caster A3 Ramal Siemens 3NP5 Fusible D QBT - D2 D2-05 Taller Marinita Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D2 D2-06 Alimentación Residencia #1 Ramal Siemens 3NA3 3 Fusible D QBT - D2 D2-07 Libre D QBT - D2 D2-08 Libre D QBT - D2 D2-09 C1 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D2 D2-10 Labratri Metalurgia Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D2 D2-11 Libre D QBT - D3 Prtección General General Magrini B2-50 Disyuntr D QBT - D3 D2-01 Junta de tubs Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D3 D2-02 Mantenimient Ramal Siemens 3NA3 3 Fusible D QBT - D3 D2-03 Transfrmadr de Luz Ramal Int Manual D QBT - D3 D2-04 Presas FM QDP2 Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D3 D2-05 Auxiliar D Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D3 D2-06 Hrn B2-B Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible D QBT - D3 D2-07 Panel Rectificadr 48 V Ramal Siemens 3NA3 1 Fusible Figura 3.30: Especificacines de ls disyuntres de baja tensión.

127 3.5. Crdinación de prteccines. 111 Ptencia Instalada en CVG Alunasa Ptencia instalada (KW) Ptencia Instalada (KVA) Crriente (A) Nivel de carga Cabina A 2511, , ,05 Transfrmadr 1 (1250 KVA) 803,50 892, ,84 71% Embalaje 30,00 33,33 40,09 Hrn de reccid de Fil B7-A 683,50 759,44 913,47 Intercaladra B 40,00 44,44 53,46 Zig-zag 50,00 55,56 66,82 Transfrmadr 2 (1600 KVA) 979, , ,46 51% Cuadr Auxiliar A1 49,00 54,44 65,49 Cudr Presas F.M. QDP1 6,50 7,22 8,69 Hrn de reccid de Fil B7-B 683,50 759,44 913,47 Rebbinadras institucines 76,00 84,44 101,57 Separadra B6-C 154,80 172,00 206,88 Taller de núcles de hierr 10,00 11,11 13,36 Transfrmadr 3 (1600 KVA) 728,60 809,56 973,74 51% Cargadres de baterías 80,00 88,89 106,92 Cmpactadra y prensa de refilad 41,00 45,56 54,79 Cuadr auxiliar A2 34,00 37,78 45,44 Generadr admsféric 6,70 7,44 8,95 Grúas aéreas 1, 2, 3 54,50 60,56 72,84 Laminadra recubridra 300,00 333,33 400,94 Rectificadra de rdills 50,70 56,33 67,76 Separadra B6-A 78,70 87,44 105,18 Separadra B6-B 83,00 92,22 110,93 Cabina B 863,60 959, ,17 Transfrmadr 1 (1250 KVA) 563,60 626,22 753,23 50% Desenrlladr (H) 62,00 68,89 82,86 Dblamient (F) 31,00 34,44 41,43 Enrlladr (S) 73,60 81,78 98,36 Mtr Laminadr (M) 397,00 441,11 530,57 Transfrmadr 2 (750 KVA) 300,00 333,33 400,94 44% Auxiliares 300,00 333,33 400,94 Cabina C 3202, , ,54 Transfrmadr 2 (1600 KVA) 644,00 715,56 860,68 45% Mtr laminadr M 644,00 715,56 860,68 Transfrmadr 1 (1600 KVA) 1024, , ,73 71% Desenrlladr (H) 400,00 444,44 534,58 Destiladr de aciete (P) 36,00 42,00 50,52 Enrlladr (S) 588,00 653,33 785,84 Rehila brdes (R) 36,80 40,89 49,18 Transfrmadr 3 (1250 KVA) 644,00 715,56 860,68 57% Mtr laminadr N 644,00 715,56 860,68 Transfrmadr 4 (2000 KVA) 890,00 988, ,45 49% Auxiliares 640,00 711,11 855,33 Filtr de placas y destiladr 250,00 277,78 334,11 Cabina D 2628, , ,42 Transfrmadr 1 (1250 KVA) 1043, , ,13 93% Agua industrial 238,40 264,89 318,61 Agua Ptable, Pzs y Tasieg 270,00 300,00 360,84 Aire cmprimid 442,00 491,11 590,71 Bunker, Gas LP, Central térmica 18,00 20,00 24,06 Hrns de fusión y espera 75,50 83,89 100,90 Transfrmadr 2 (1600 KVA) 626,50 696,11 837,29 44% Cladra cntinua A3 50,00 55,56 66,82 Crtadra Lngitudinal C1 390,20 433,56 521,49 Generadres admsférics 11,00 12,22 14,70 Hrn de Marinita 5,30 5,89 7,08 Hrn de Reccid de Lámina B2-A 113,00 125,56 151,02 Labratri Metalurgia 12,00 13,33 16,04 Residencia 1 20,00 22,22 26,73 Taller de Marinita 25,00 27,78 33,41 Transfrmadr 3 (1600 KVA) 958, , ,00 67% Cuadr auxiliar D1 34,00 37,78 45,44 Cuadr de presar FM QDP2 6,50 7,22 8,69 Hrn de Reccid de Lámina B2-B 113,00 125,56 151,02 Taller autmtiz 5,00 5,56 6,68 Taller de presición 50,00 55,56 66,82 Transfrmadr de alumbrad 750,00 833, ,34 Figura 3.31: Cargas instaladas en la empresa.

128 112 3 Desarrll Pas 1: Crdinación de ls relés de alta y media tensión. Para tratar de btener un ajuste que se le pueda aplicar a tds ls dispsitivs de las mismas características (Relés de la prteccines del primari de ls transfrmadres de media tensión), en esta crdinación se eligió al relé que prtege al transfrmadr cn mayr nivel de carga (TrD1-93 %, figura 3.31), la crriente nminal de este transfrmadr en baja tensión es de 52.3 A, est equivale a una crriente de (0,93)50 = 46,5A circuland en cndición nrmal. Entnces para una relación del TC de 50/5, l más que se pueden ajustar las crrientes para dispar larg es de 46,5/50 = 0,93In. Al seleccinar esta cndición critica se garantiza que a esta relación de crriente (0.93), ningún relé se accinará en cndición nrmal de carga. Cn ajustes antigus: Ls ajustes antigus de ests relés junt cn la relación de sus TCs, se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.32, se bserva que las curvas de ls relés aguas abaj OCR-CBP-TrD1, OCR-CBP-Anill y OCR-CBP-Alun están sbre las curvas de ls relés OCR-CBS-TrP y OCR-CBP-TrP, algunas de éstas curvas se intersecan entre sí, l cual evidencia una n selectividad entre ests dispsitivs. Para ests misms ajustes se simuló una falla trifásica 5,698 ka en el primari del transfrmadr TrD1, ya que es a este nivel de tensión (media tensión) dnde se encuentran ls equips cn mayr antigüedad y más prpenss a ests tips de events, este tip de falla es la de mayr magnitud en media tensión. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.34, se muestra el tiemp que tardaría en actuar cada dispsitiv en el mment de currida la falla: 1. Relé OCR-CBS-TrP actúa en 38,9 ms. 2. Relé OCR-CBP-TrD1 actúa en 500 ms. 3. Relé OCR-CBP-TrP actúa en 565 ms. 4. Relé OCR-CBP-Alun actúa en 800 ms.

129 ETAP Star Crdinación de prteccines K Amps X 10 QMT cabina D (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8), K K 5K 10K 1K ICE 1093 MVAsc OCR-CBS-TrP - 3P (Min) OCR-CBP-Alun - 3P (Min) OCR-CBP-T OCR OCR-CBP-TrP CBP-TrP 100 OCR-CBP-TrD1 - P 100 Acmetida OCR-CBP-Alun - P 30 TrP 12 MVA Secnds OCR-CBP-Anill - P Secnds CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP OCR 1 1,5,3 OCR-CBP-TrP - P OC1,5,3 Cable TRP-D 1-3/C 750,1,05,03 OCR-CBS-TrP OCR-CBP-TrD1-3P OCR-CBP-TrP - 3P OCR-CBP-Alun - 3P OCR-CBS-TrP - 3P OCR-CBP-Anill - 3P,01, K K 5K Amps X 10 QMT cabina D (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8) ETAP Star 7.5.0,1,05,03,01 10K OCR OCR-CBP-Alun CBP-Alun QMT cabina D OCR-CBP-TrD1 OCR-CBP-Anill OCR OCR CBP-TrD1 CBP-Anill Figura 3.32: Curvas de relés principales, cn ajustes antigus, alta y media tensión. Amps X 10 QMT cabina D (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8), K 3K 5K 1K 10K 1K ICE 1093 MVAsc FLA OCR-CBS-TrP - 3P (Min) 500 OCR-CBP-T OCR-CBP-Alun - 3P (Min) 300 OCR OCR-CBP-TrP 100 OCR-CBP-Anill - P TrP 100 CBP-TrP Acmetida OCR-CBP-Alun - P 30 TrP 12 MVA Secnds OCR-CBS-TrP Secnds CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP OCR 1,5,3 OCR-CBP-TrD1 - P 1 OCR-CBP-TrP - P OC1,5,3 Cable TRP-D 1-3/C 750,1,1 Inrush,05,05 OCR-CBP-TrD1-3P OCR-CBP-Alun - 3P,03,03 OCR-CBP-Anill - 3P OCR-CBP-TrP - 3P OCR-CBS-TrP - 3P,01,01, K 3K 5K 10K Amps X 10 QMT cabina D (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8) CBP-Alun OCR OCR-CBP-Alun CBP-Anill OCR OCR-CBP-Anill QMT cabina C QMT cabina D OCR CBP-TrD1 OCR-CBP-TrD1 Figura 3.33: Curvas de relés principales, cn nuevs ajustes, alta y media tensión.

130 114 3 Desarrll Cn ajustes nuevs: Ls nuevs ajustes de ests relés se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.33, se puede bservar que las curvas n se intersecan entre si, también se bserva que están rdenadas de izquierda a derecha, desde la prtección más aguas abaj hasta el dispsitiv OCR-CBP-TrP, cn estas cndicines se busca una eficiente crdinación selectiva. Al estar la curva de dañ del transfrmadr TrP pr encima de las curvas, se garantiza su prtección ante una falla. Se recmienda desabilitar el dispar instantáne del relé OCR-CBS-TrP, dejand tdas las perillas del mism en psición baja, es cn el fin de btener una mayr selectividad. Para ests misms ajustes se simuló una falla trifásica 5,698 ka en el primari del transfrmadr TrD1. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.35, se muestra el tiemp que tardaría en actuar cada dispsitiv en el mment de currida la falla: 1. Relé OCR-CBP-TrD1 actúa en 100 ms. 2. Relé OCR-CBP-Alun actúa en 150 ms. 3. Relé OCR-CBS-TrP actúa en 290 ms. 4. Relé OCR-CBP-TrP actúa en 565 ms. En la misma figura se muestran el t que hay entre cada curva de dispar, la IEEE recmiend un t mínim de 0.3 s entre curvas de relés electrmecánics (OCR-CBP-Alun y OCR-CBP-TrD1), en esta crdinación el t que existe entre éstas curvas es de 0.05 s, n cumple cn nrma IEEE, per si cn el tiemp de apertura del disyuntr 17MG1350 (50 ms), aunque est n garantiza una selectividad entre ls misms. Para curvas entre ls relés de estad sólid (OCR-CBS-TrP, OCR-CBP-TrP) y electrmecánics la IEEE recmienda un tiemp mínim se separación de 0.2 s, en ésta crdinación el tiemp de separación entre las curvas de OCR- CBP-Alun y OCR-CBS-TrP es de 0.14 s y para las curvas de OCR-CBS-TrP y OCR-CBP-TrP es de 0.26 s. Pr l tant se puede cnsiderar que si cumplen cn las nrmas IEEE, y existen gran prbilidad de lgrar una prtección selectiva entre ests dispsitivs.

131 3.5. Crdinación de prteccines K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, OCR-CBP-TrD1 - P Magrini Galile RD135 CT Rati 50:5 5,52 13,8 kv t1: 0,5 s Nrmalized (shifted) TCC 3-Phase (Sym) fault: 13,8kV Faulted Bus: QMT D SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: K CBP-TrP ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP Acmetida Secnds OCR-CBP-Alun - P Magrini Galile AE135A CT Rati 600:5 4,897 13,8 kv t1: 0,8 s Secnds CBS-TrP TrP 12 MVA OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND OCR 1 1,5,3,1,05,03 OCR-CBP-TrP - P OC1 Siemens 7SJ55 CT Rati 50:5 Very Inverse Pickup = 1,2 (0,05-7 xct Sec) Time Dial = 0,3 3x = 2,03 s, 5x = 1,01 s, 8x = 0,579 s 0, kv t1: 0,565 s,5,3,1,05,03 CBP-Alun QMT D Cable TRP-D 1-3/C 750 OCR OCR-CBP-Alun OCR OCR-CBP-TrD1,01,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit ETAP Star 7.5.0, Figura 3.34: Secuencia de peración de ls relés principales de alta y media tensión cn ajustes antigus, tras simulación de falla trifásica en media tensión (13,8 kv). 1K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC 3-Phase (Sym) fault: 13,8kV Faulted Bus: Bus14 SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: OCR-CBP-TrP - P OC1 Siemens 7SJ55 CT Rati 50:5 Very Inverse Pickup = 1,2 (0,05-7 xct Sec) Time Dial = 0,3 3x = 2,03 s, 5x = 1,01 s, 8x = 0,579 s 0, kv t1: 0,565 s 100 1K CBP-TrP ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA Secnds 5 3 OCR-CBP-Alun - P Magrini Galile AE135A CT Rati 600:5 4,897 13,8 kv t1: 0,15 s 5 3 Secnds CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP OCR 1 1,5,3,1,05,03 OCR-CBP-TrD1 - P Magrini Galile RD135 CT Rati 50:5 5,52 13,8 kv t1: 0,1 s 0,264 s 0,145 s 0,05 s OCR-CBS-TrP ABB MICRO-51 CT Rati 600:5 Very Inverse Pickup = 4 (1,5-12 Sec - 5A) Time Dial = 2,3 3x = 1,29 s, 5x = 0,575 s, 8x = 0,352 s 4,897 13,8 kv t1: 0,299 s,01,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit ETAP Star 7.5.0,5,3,1,05,03, CBP-Alun Bus14 Cable TRP-D 1-3/C 750 OCR OCR-CBP-Alun OCR OCR-CBP-TrD1 Figura 3.35: Secuencia de peración de ls relés principales de alta y media tensión cn nuevs ajustes, tras simulación de falla trifásica en media tensión (13.8 kv).

132 116 3 Desarrll Pas 2: Crdinación de ls disyuntres de baja tensión. Cabinas A y D. Para tratar de btener un ajuste que se le puedan aplicar a tds ls dispsitivs instalads en el secundari de ls transfrmadres de las cabinas A y D, disyuntres Magrini B2-50 cn iguales características entre sí, se eligió el ramal que presenta mayr crriente nminal entre ambas cabinas, este crrespnde al transfrmadr de mayr ptencia (1600 kva) el cual tiene una crriente nminal a 0.48 kv de 1925A, aunque al transfrmadr cn mayr carga instalada (TrD1) le crrespnden 1395A, se eligió la crriente nminal del transfrmadr cn mayr ptencia pensad en un psible aument de cargas a futur, si n fuera psible establecer una crriente de dispar menr a este valr (1925A), se recmiend elegir un dispar n menr a 1395A, para evitar el accinamient injustificad de la prtección CB-D1 en cndicines nrmales de carga. Cn ajustes antigus: Ls ajustes antigus de ests disyuntres se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.36, se bserva que la curva del relé aguas arriba OCR-CBP-TrD1 está sbre la curva del disyuntr CB-D1 l cual evidencia una n selectividad en el sistema. Para ests misms ajustes, se simuló una falla trifásica en la barra T.D1 Pz/Agua 12,205 ka, ya que en este tip de falla se presenta un mayr fluj de crriente en las cabinas de media tensión. Se bserva cm ls relés de media tensión tardan más en detectar la falla, alguns ni la despejarían si n se accinaran las prteccines aguas abaj. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.38, se muestra el tiemp que tardaría en actuar cada dispsitiv en el mment de currida la falla: 1. Fusible Fd1-Pz/Agua actúa en 11,9 ms. 2. Disyuntr CBd1-T.Pz/Agua actúa en 13,2 ms. 3. Relé OCR-CBP-TrP actúa en 500 ms. 4. Disyuntr CB-D1 actúa en 42,1 s.

133 3.5. Crdinación de prteccines. 117 Amps X 100 QBT-D1 (Nm. kv=0,48, Plt Ref. kv=0,48), K K 5K 10K 1K 1K OCR OCR-CBP-TrD CBP-TrD Cable D-TrD1 1-3/C 25 Bus CB-D TrD kva CB-D1 Secnds 5 3 Mtres Pz/Agua-100% OCR-CBP-TrD1 - P 5 3 Secnds QBT-D1 Fd1 - Pz/Agua 1 1,5,3,5,3 Cable a Pz/Agua 1-3/C 95 CBd1-T.Pz/Agua Fd1 - Pz/Agua,1,1 CBd1-T.Pz/Agua,05,05 T.D1 Pz/Agua,03 CBd1-T.Pz/Agua - 3P,03 Fd1 - Pz/Agua - 3P OCR-CBP-TrD1-3P CB-D1-3P,01, K K 5K Amps X 100 QBT-D1 (Nm. kv=0,48, Plt Ref. kv=0,48) ETAP Star 7.5.0,01 10K Mtres Pz/Agua 180 HP Figura 3.36: Curvas de disyuntres de media tensión, cn ajustes antigus, cabina D. Amps X 100 QBT-D1 (Nm. kv=0,48, Plt Ref. kv=0,48), K K 5K 10K 1K 1K OCR OCR-CBP-TrD1 500 FLA 500 CBP-TrD Cable D-TrD1 1-3/C 25 Bus TrD kva 30 TrD CB-D1 Secnds 5 3 Mtres Pz/Agua-100% CB-D1 5 3 Secnds QBT-D1 Fd1 - Pz/Agua 1 OCR-CBP-TrD1 - P 1,5,3 Fd1 - Pz/Agua,5,3 Cable a Pz/Agua 1-3/C 95,1 CBd1-T.Pz/Agua Inrush,1 CBd1-T.Pz/Agua,05,05 T.D1 Pz/Agua,03 CBd1-T.Pz/ - 3P,03 Fd1 - Pz/Agua - 3P OCR-CBP-TrD1-3P CB-D1-3P,01, K K 5K Amps X 100 QBT-D1 (Nm. kv=0,48, Plt Ref. kv=0,48) ETAP Star 7.5.0,01 10K Mtres Pz/Agua 180 HP Figura 3.37: Curvas de disyuntres de media tensión, cn nuevs ajustes, cabina D.

134 118 3 Desarrll Cn nuevs ajustes: Ls nuevs ajustes de ests disyuntres se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.37, se recmienda activar el dispar instantáne en la prtección CB- D1 para garantizar que ante una falla en el cuadr de baja tensión este se accine antes que el relé OCR-CBP-TrD1. Se bserva cm la curva de dañ del transfrmadr TrD1 queda pr encima de las demás curvas, l cual garantizaría su prtección. Sin embarg a simple vista las curvas se intersecan entre sí, cn l cual n pareciera haber selectividad entre ellas. Se simuló una falla trifásica 12,205 ka en la barra T.D1 Pz/Agua. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.39, se muestra el tiemp que tardaría en actuar cada dispsitiv en el mment de currida la falla: 1. Fusible Fd1-Pz/Agua 5,6 ms. 2. Disyuntr CBd1-T.Pz/Agua 13,2 ms. 3. Relé OCR-CBP-TrD1 actúa en 100 ms. 4. Disyuntr CB-D1 actúa en 161 ms.

135 OCR 3.5. Crdinación de prteccines K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC 3-Phase (Sym) fault: 0,48kV Faulted Bus: T.D1 Pz/Agua SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: OCR-CBP-Alun - P 0,294 13,8 kv 100 1K ICE 1093 MVAsc CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA CBS-TrP OCR OCR-CBP-TrP OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND OCR Cable TRP-D 1-3/C OCR OCR-CBP-Alun Secnds 5 3 OCR-CBP-TrD1 - P 0,331 13,8 kv t1: 0,5 s OCR-CBP-TrP - P OC1 0, kv 5 3 Secnds CBP-Alun CBP-TrD1 OCR OCR-CBP-TrD1 Cable D-TrD1 1-3/C 25 Bus14 1,5 CB-D1 9,529 0,48 kv t1: 42,1 s, t2: 59,8 s 1,5 TrD kva,3,3 CBd1-T.Pz/Agua CB-D1,1 11,476 0,48 kv t1: 0,0132 s, t2: 0,0198 s,1 Fd1 - Pz/Agua,05,03 Fd1 - Pz/Agua 11,476 0,48 kv t1: 0,0119 s 0,294 13,8 kv,05,03 Cable a Pz/Agua 1-3/C 95 T.D1 Pz/Agua CBd1-T.Pz/Agua ETAP Star 7.5.0,01,01 100,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit Mtres Pz/Agua 180 HP Figura 3.38: Secuencia de peración de las prteccines cn ajustes antigus tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv), cabina D. Per Unit 1K ,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC 3-Phase (Sym) fault: 0,48kV Faulted Bus: T.D1 Pz/Agua SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: K ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA 100 OCR-CBP-Alun - P 0,294 13,8 kv 100 CBS-TrP OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND 30 OCR-CBP-TrD1 - P 0,331 13,8 kv t1: 0,1 s 30 Cable TRP-D 1-3/C 750 OCR OCR-CBP-Alun Secnds CB-D1 9,529 0,48 kv t1: 0,161 s, t2: 0,22 s OCR-CBP-TrP - P OC1 0, kv OCR-CBS-TrP 0,294 13,8 kv Secnds CBP-Alun CBP-TrD1 Bus14 OCR OCR-CBP-TrD1 Cable D-TrD1 1-3/C 25 TrD kva 1 1 CB-D1,5 CBd1-T.Pz/Agua,5 Fd1 - Pz/Agua,3 11,476 0,48 kv t1: 0,0132 s, t2: 0,0198 s,3 Cable a Pz/Agua 1-3/C 95,1,05 Fd1 - Pz/Agua 11,476 0,48 kv t1: 0,0056 s,1,05 T.D1 Pz/Agua CBd1-T.Pz/Agua,03,03 Mtres Pz/Agua 180 HP ETAP Star 7.5.0,01,01 100,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit Figura 3.39: Secuencia de peración de las prteccines cn nuevs ajustes tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv), cabina D.

136 120 3 Desarrll Cabina C. En esta cabina se deben de hacer crdinacines para cada prtección en baja tensión, ya que las prteccines n cuentan cn las mismas características ni misms ajustes. En esta parte del trabaj sl se mstraran las curvas de un transfrmadr (el que psea mayr nivel de carga TrC1), crdinadas cn las curvas de las prteccines de un sl ramal (ramal S). Para ls dispsitivs de ls trs ramales del mism transfrmadr, sl se mstrarán sus ajustes finales en la figura Cn ajustes antigus: Ls ajustes antigus de ls disyuntres se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.40, se bserva que las curvas de ls disyuntres de media tensión crtan a la curva del relé OCR-CBP-TrC1, l cual evidencia su n selectividad. Para ests misms ajustes, se simuló una falla trifásica en la barra T.C1-S 26,501 ka. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.42, se muestra el tiemp que tardaría en actuar cada dispsitiv en el mment de currida la falla: 1. Disyuntres CB-C1 (RPSH) y CBc1-S actúan instantáneamente. 2. Relé OCR-CBP-TrC1 actúa en 500 ms. 3. Relé OCR-CBS-TrP actúa en 1,68 s. 4. Relé OCR-CBP-Anill actúa en 10 s.

137 3.5. Crdinación de prteccines. 121 QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill CBP-Anill Cable D-C 1-3/C 150 QMT cabina C CBP-TrC1 OCR OCR-CBP-TrC1 Cable C-TrC1 1-3/C 25 Secnds Secnds TrC kva CB-C1 (RPSH) Cable TrC1-QBT.C1 9-3/C 185 QBT-C1 (RPSH) T.C1 S CBc1-S Charger3 Ventiladr S 14 HP Mtr DC Enrrlladr S Figura 3.40: Curvas de dsiyuntres de media tensión, cn ajustes antigus, cabina C. QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill CBP-Anill Cable D-C 1-3/C 150 QMT cabina C CBP-TrC1 OCR OCR-CBP-TrC1 Cable C-TrC1 1-3/C 25 Secnds Secnds TrC kva CB-C1 (RPSH) Cable TrC1-QBT.C1 9-3/C 185 QBT-C1 (RPSH) T.C1 S CBc1-S Charger3 Ventiladr S 14 HP Mtr DC Enrrlladr S Figura 3.41: Curvas de disyuntres de media tensión, cn nuevs ajustes, cabina C.

138 122 3 Desarrll Cn nuevs ajustes: Ls nuevs ajustes de ls disyuntres se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura Al igual que en las curvas anterires se bserva cm se prtege al transfrmadr, ya que la curva de dañ está pr encima de las demás curvas. A la hra de crdinar estas curvas se tmó en cuente el valr de crriente a carga máxima en cada ramal, para evitar que se disparen ls dispsitivs en cndición nrmal de carga, es sí cnsiderand las crrientes de arranque de mtres mtr. Para ests misms ajustes, se simuló una falla trifásica en la barra T.C1-S 26,501 ka. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.43: 1. Disyuntres CB-C1(RPSH) y CBc1-S actúan instantáneamente. 2. Relé OCR-CBP-TrC1 actúa en 100 ms. 3. Relé OCR-CBP-Anill actúa en 0,15 s. 4. Relé OCR-CBP-Alun actúa en 0,15 s. 5. Relé OCR-CBS-TrP actúa en 5,26 s. 6. Relé OCR-CBP-TrP actúa a >8,10 s.

139 OCR OCR OCR OCR 3.5. Crdinación de prteccines. 123 ICE 1093 MVAsc CBP-TrP Acmetida OCR OCR-CBP-TrP TrP 12 MVA CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP Cable TRP-D 1-3/C 750 CBP-Alun CBP-Anill OCR OCR-CBP-Alun QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill Secnds Secnds CBP-TrC1 Cable D-C 1-3/C 150 QMT cabina C OCR-CBP-TrC1 Cable C-TrC1 1-3/C 25 TrC kva Cable TrC1-QBT.C1 9-3/C 185 CB-C1 (RPSH) QBT-C1 (RPSH) CBc1-S T.C1 S Charger3 Ventiladr S 14 HP Mtr DC Enrrlladr S Figura 3.42: Secuencia de peración de las prteccines cn ajustes antigus tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0,48 kv). Cabina C Per Unit 1K ,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC 3-Phase (Sym) fault: 0,48kV Faulted Bus: T.C1 S SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: OCR-CBP-Alun - P 0,79 13,8 kv t1: 0,15 s 100 1K ICE 1093 MVAsc CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBP-TrP OCR OCR-CBS-TrP Cable TRP-D 1-3/C 750 OCR OCR-CBP-Alun CBP-Alun QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill Secnds 5 3 1,5,3 OCR-CBP-TrC1 - P 0,919 13,8 kv t1: 0,1 s OCR-CBP-TrP - P OC1 0, kv t1: > 8,1 s OCR-CBS-TrP 0,79 13,8 kv t1: 5,26 s 5 3 1,5,3 Secnds CBP-Anill Cable D-C 1-3/C 150 QMT cabina C OCR-CBP-TrC1 CBP-TrC1 Cable C-TrC1 1-3/C 25 TrC kva,1,05,03 CB-C1 (RPSH) 26,432 0,48 kv t1: 0 s, t2: 0,0184 s CBc1-S 26,432 0,48 kv t1: 0 s, t2: 0,0186 s OCR-CBP-Anill - P 0,84 13,8 kv t1: 0,15 s,1,05,03 CB-C1 (RPSH) T.C1 S Cable TrC1-QBT.C1 9-3/C 185 QBT-C1 (RPSH) CBc1-S ETAP Star 7.5.0,01,01 100,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit Charger3 Ventiladr S 14 HP Mtr DC Enrrlladr S Figura 3.43: Secuencia de peración de las prteccines cn nuevs ajustes, tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0,48 kv). Cabina C

140 124 3 Desarrll Cabina B. En esta cabina, al igual que en la cabina C, se deben de hacer ls ajustes para cada prtección en baja tensión, ya que las prteccines n cuentan cn las mismas características. En esta parte del trabaj sl se mstraran las curvas de un transfrmadr (el que psea mayr nivel de carga), crdinadas cn las curvas de las prteccines de un sl ramal. Para las curvas de ls trs ramales del mism transfrmadr, sl se mstrarán sus ajustes finales en la figura Cn ajustes antigus: Ls ajustes antigus de ls disyuntres se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.44, se bserva que la curva del disyuntr CB-B2 (V) crta la curva del relé OCR-CBP-TrB2, l cual muestra la n selectividad del sistema. Para ests misms ajustes, se simuló una falla trifásica en la barra T.B2- Aux-Lam-Liv 18,048 ka. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.46, se muestra el tiemp que tardaría en actuar cada dispsitiv en el mment de currida la falla: 1. Disyuntr CB-B2 (V) actúa instantáneamente. 2. Relé OCR-CBP-TrB2 actúa en 500 ms.

141 ETAP Star ETAP Star Crdinación de prteccines. 125 Amps X 10 QMT cabina B (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8), K 3K 5K 1K 10K 1K ICE 1093 MVAsc 500 OCR-CBP-Alun OCR-CBS-TrP - 3P (Min) 500 OCR-CBP-T OCR OCR-CBP-TrP 300 OCR-CBP-TrB2 - P 300 CBP-TrP OCR-CBP-Alun - P Acmetida TrP 12 MVA 50 OCR-CBP-Anill - P 50 CBS-TrP OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND OCR Cable TRP-D 1-3/C 750 Secnds 5 3 Mtres Aux Lam Liv-100% 1 OCR-CBP-TrP - P OC Secnds CBP-Alun CBP-Anill OCR OCR-CBP-Alun QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill Cable D-C 1-3/C 150,5,5 QMT cabina C,3 CB-B2(V),3 Cable C-B 1-3/C 150 QMT cabina B,1,1 CBP-TrB2 OCR OCR-CBP-TrB2,05,05 Cable B-TrB2 1-3/C 25,03 CB-B2(V) - 3P,03 OCR-CBP-Alun OCR-CBP-Anill OCR-CBS-TrP OCR-CBP-TrB P - 3P OCR-CBP-T TrB2 750 kva,01,01, K 3K 5K 10K Amps X 10 QMT cabina B (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8) Cable TrB2-QBT.B2 3-3/C 185 CB-B2(V) QBT-B2 T.B2 Aux Lam Liv Cable a Aux Lam Liv 9-1/C 95 Mtres Aux Lam Liv 528 HP Figura 3.44: Curvas de dsiyuntres de media tensión, cn ajustes antigus, cabina B. Amps X 10 Bus10 (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8), K 3K 5K 1K 10K 1K ICE 1093 MVAsc 500 FLA OCR-CBS-TrP OCR-CBP-Alun -- 3P (Min) OCR-CBP-T 500 OCR OCR-CBP-TrP 300 OCR-CBP-TrB2 - P 300 CBP-TrP OCR-CBP-Alun - P Acmetida TrP 12 MVA 50 OCR-CBP-Anill - P 50 CBS-TrP OCR OCR-CBS-TrP 30 TrP 30 OCR-GROUND OCR Cable TRP-D 1-3/C 750 Secnds 5 3 Mtres Aux Lam Liv-100% 1 OCR-CBP-TrP - P OC Secnds CBP-Alun CBP-Anill OCR OCR-CBP-Alun QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill Cable D-C 1-3/C 150,5,5 QMT cabina C,3 CB-B2(V),3 Cable C-B 1-3/C 150 QMT cabina B,1 Inrush OCR-CBS-TrP,1 CBP-TrB2 OCR OCR-CBP-TrB2,05,05 Cable B-TrB2 1-3/C 25,03 CB-B2(V) - 3P,03 OCR-CBS-TrP OCR-CBP-Alun OCR-CBP-Anill OCR-CBP-TrB P - 3P OCR-CBP-T TrB2 750 kva,01,01, K 3K 5K 10K Amps X 10 Bus10 (Nm. kv=13,8, Plt Ref. kv=13,8) Cable TrB2-QBT.B2 3-3/C 185 CB-B2(V) QBT-B2 T.B2 Aux Lam Liv Cable a Aux Lam Liv 9-1/C 95 Mtres Aux Lam Liv 528 HP Figura 3.45: Curvas de dsiyuntres de media tensión, cn nuevs ajustes, cabina B.

142 126 3 Desarrll Cn nuevs ajustes: Ls nuevs ajustes de ls disyuntres se muestran en la figura 3.52, se btuviern las curvas cn ests ajustes cm se muestra en la figura 3.45, se bserva una pequeña incertidumbre entre la curva de peración de ls mtres y el relé OCR-CBP-TrB2, per está cndición se daría sl si tds ls mtres arrancaran al mism tiemp, l cual es alg muy difícil. Se bserva que la curva del disyuntr CB-B2 (V) crta la curva del relé OCR-CBP-TrB2, l cual muestra la n selectividad del sistema, per al mantener activ el dispar instantáne del disyuntr, se slucina el prblema. Para ests misms ajustes, se simuló una falla trifásica en la barra T.B2- Aux-Lam-Liv 18,048 ka. La secuencia de events y tiemps de peración se muestran en las curvas nrmalizadas de la figura 3.46: 1. Disyuntres CB-B2 (V) actúa instantáneamente. 2. Relé OCR-CBP-TrB2 actúa en 100 ms. 3. Relé OCR-CBP-Anill actúa en 2 s. 4. Relé OCR-CBP-Alun actúa en 4 s.

143 OCR OCR 3.5. Crdinación de prteccines. 127 ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP Cable TRP-D 1-3/C 750 CBP-Alun CBP-Anill OCR OCR-CBP-Alun QMT cabina D OCR OCR-CBP-Anill Secnds Secnds QMT cabina B Cable D-C 1-3/C 150 QMT cabina C Cable C-B 1-3/C 150 CBP-TrB2 OCR OCR-CBP-TrB2 Cable B-TrB2 1-3/C 25 TrB2 750 kva Cable TrB2-QBT.B2 3-3/C 185 CB-B2(V) QBT-B2 Cable a Aux Lam Liv 9-1/C 95 T.B2 Aux Lam Liv Mtres Aux Lam Liv 528 HP Figura 3.46: Secuencia de peración de las prteccines cn ajustes antigus tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv). Cabina B ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP Cable TRP-D 1-3/C 750 CBP-Alun QMT cabina D CBP-Anill OCR OCR-CBP-Alun OCR OCR-CBP-Anill Secnds Secnds QMT cabina B Cable D-C 1-3/C 150 QMT cabina C Cable C-B 1-3/C 150 CBP-TrB2 OCR OCR-CBP-TrB2 Cable B-TrB2 1-3/C 25 TrB2 750 kva Cable TrB2-QBT.B2 3-3/C 185 CB-B2(V) QBT-B2 Cable a Aux Lam Liv 9-1/C 95 T.B2 Aux Lam Liv Mtres Aux Lam Liv 528 HP Figura 3.47: Secuencia de peración de las prteccines cn nuevs ajustes, tras simulación de falla trifásica a nivel de carga (0.48 kv). Cabina B

144 128 3 Desarrll Pas 3: Crdinación de ls dispsitivs de prtección de falla a tierra. Ls únics dispsitivs que cuentan cn prtección de falla a tierra sn ls relés OCR-CBP-TrP y OCR-GROUND que se accinan en el primari y secundari del transfrmadr principal, este últim cnectad en frma residual cm se muestra en la figura B.2 del apéndice B. Cnsideracines: Cm en la empresa el sistema es sólidamente aterrizad y la tierra es cmún en tds ls elements, entnces la falla a tierra se determina pr la crriente que circule pr ella. El relé se ajustará para que en cndicines nrmales de peración ests n actúen pr desbalances nrmales (arranques de mtres mnfásics, cnexines mnfásica, etc), según IEEE un desbalance del 0.3 In entre líneas es nrmal. A una tensión de 13,8 kv la crriente nminal es de 502 A, es quiere decir que 0,3In = 150A, y en un TC cn relación 600/5, quiere decir que 150 A en el primari del TC equivale a 1.25 A en su secundari, pr l tant el relé de prtección de falla a tierra OCR-GROUND n debe de ser ajustad para una crriente de arranque menr de 1.25 A en el secundari del TC, cm se muestra en la curva de la figura Pr l anterir se ajusta la crriente de arranque del relé a 1.5 A, y el time dial a 1.3 s. Cm en la empresa n existen seccinadres mnplares, n es necesari blquear al relé para evitar que actué pr desbalance. Resultads: Cm se bserva en las simulacines de la falla mnfásica, la prtección de falla a tierra en la empresa sl detecta la falla si curre a media tensión (figura 3.49), este dispsitiv n prtege ante una eventual falla en baja tensión (figura 3.50), ya que pr la cnfiguración de ls transfrmadres delta-estrella la cmpnente de secuencia cer n fluye a través de ls misms. Est hace que la falla a tierra en baja tensión dure más en aislarse que si curriera en media tensión, ya que debe de ser aislada pr el relé instalada en fase, figura Pr l anterir se recmienda en una futura remdelación de las celdas de baja tensión, que su prtección principal CB-D1, sea cn prtección de falla a tierra.

145 3.5. Crdinación de prteccines K 500 Amps Acmetida (Nm. kv=138, Plt Ref. kv=138), K K 5K 10K 1K 500 ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP CBP-TrP Acmetida OCR-GROUND OCR-CBP-TrP - G OC TrP 12 MVA Secnds Secnds CBS-TrP OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND OCR 1 1,5,3,5,3 Cable TRP-D 1-3/C 750,1,1 OCR OCR-CBP-Alun,05,05 CBP-Alun,03,03 Bus14 OCR OCR-CBP-TrD1,01, K K 5K Amps Acmetida (Nm. kv=138, Plt Ref. kv=138) ETAP Star 7.5.0,01 10K Figura 3.48: Cambi de ajustes del dispsitiv de falla a tierra OCR- GROUND. 1K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC Line-t-Grund (Sym) fault: 13,8kV Faulted Bus: QMT cabina D SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: K CBP-TrP ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP OCR-GROUND OCR-CBP-TrP - G OC kv Acmetida TrP 12 MVA Secnds 5 3 5,607 13,8 kv t1: < 0,0784 s 5 3 Secnds CBS-TrP OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND OCR 1 1,5,3,5,3 Cable TRP-D 1-3/C 750,1,1 OCR OCR-CBP-Alun,05,05 CBP-Alun,03,03 Bus14 OCR OCR-CBP-TrD1,01,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit ETAP Star 7.5.0, Figura 3.49: Simulación de falla a tierra en media tensión.

146 130 3 Desarrll 1K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC Line-t-Grund (Sym) fault: 0,48kV Faulted Bus: QBT-D1 SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: K CBP-TrP ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP OCR-GROUND OCR-CBP-TrP - G OC kv Acmetida TrP 12 MVA Secnds ,8 kv 5 3 Secnds CBS-TrP OCR OCR-CBS-TrP OCR-GROUND OCR 1 1,5,3,5,3 Cable TRP-D 1-3/C 750,1,1 OCR OCR-CBP-Alun,05,05 CBP-Alun,03,03 Bus14 OCR OCR-CBP-TrD1,01,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit ETAP Star 7.5.0, Figura 3.50: Simulación de falla a tierra en baja tensión. 1K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, Nrmalized (shifted) TCC Line-t-Grund (Sym) fault: 0,48kV Faulted Bus: QBT-D1 SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: OCR-CBP-TrP - P OC1 Siemens 7SJ55 CT Rati 50:5 Very Inverse Pickup = 1,2 (0,05-7 xct Sec) Time Dial = 0,3 3x = 2,03 s, 5x = 1,01 s, 8x = 0,579 s 0, kv 100 1K CBP-TrP ICE 1093 MVAsc OCR OCR-CBP-TrP Acmetida TrP 12 MVA Secnds 5 3 1,5,3 OCR-CBP-TrD1 - P Magrini Galile RD135 CT Rati 50:5 0,53 13,8 kv t1: 0,1 s OCR-CBP-Alun - P Magrini Galile AE135A CT Rati 600:5 0,47 13,8 kv t1: 4 s 5 3 1,5,3 Secnds CBS-TrP OCR-GROUND OCR OCR-CBS-TrP OCR Cable TRP-D 1-3/C 750,1,05,03 OCR-CBS-TrP ABB MICRO-51 CT Rati 600:5 Very Inverse Pickup = 4 (1,5-12 Sec - 5A) Time Dial = 2,3 3x = 1,29 s, 5x = 0,575 s, 8x = 0,352 s 0,47 13,8 kv,1,05,03 CBP-Alun Bus14 OCR OCR-CBP-Alun OCR OCR-CBP-TrD1,01,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit ETAP Star 7.5.0, Figura 3.51: Falla a tierra aislada pr ls dispsitivs de fase.

147 3.5. Crdinación de prteccines. 131 Disyuntr Unid. de sensad - Relé Tensión (kv) Crriente nminal (A) Crriente de carga instald (A) I-nminal Relación TC (A) Ajuste antigu Cambi de ajuste Nuev ajuste CBP-TrP* OCR-CBP-TrP* ,20 42,53 50/5 Pick Up: 1.2 In / Tdial: 0.3 / Ins: 0 / C: VI N* Pick Up: 1.2 In / Tdial: 0.3 / Ins: 0 / C: VI CBS-TrP OCR-CBS-TrP ,30 600/5 Pick Up: 4 In / Tdial: 1 / Ins: 5 / C: EI Si Pick Up: 4 In / Tdial: 2.3 / Ins: 0 / C: VI CBS-TrP OCR-GROUND /5 Pick Up: 1 In / Tdial: 1 / Ins: 5 / C: EI Si Pick Up: 1.2 In / Tdial: 1.3 / Ins: 0 / C: VI CBP-Alun OCR-CBP-Alun ,30 600/5 Larg: 0.8 In (30 s) / Crt: 4 In (0.8 s) Si Larg: 0.7 In (4 s) / Crt: 1,2 In (0.2 s) CBP-Anill OCR-CBP-Anill ,11 300/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.2 In (2 s) / Crt: 2 In (0.15 s) CBP-D1 OCR-CBP-D ,30 48,52 50/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-D2 OCR-CBP-D ,94 29,12 60/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-D3 OCR-CBP-D ,94 44,55 60/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-C1 OCR-CBP-C ,94 47,64 60/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-C2 OCR-CBP-C ,30 29,93 50/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-C3 OCR-CBP-C ,94 29,93 60/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-C4 OCR-CBP-C ,67 41,37 75/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-B1 OCR-CBP-B ,30 26,19 50/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-B2 OCR-CBP-B ,38 13,94 30/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-A1 OCR-CBP-A ,30 34,71 50/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-A2 OCR-CBP-A ,84 45,54 40/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CBP-A3 OCR-CBP-A ,94 33,86 60/5 Larg: 2 In (10 s) / Crt: 5 In (0.5 s) Si Larg: 1.8 In (2 s) / Crt: 5 In (0.1 s) CB-D1 Relé tip E /2500 Larg: 1 In (10 s) / Crt: 8 In (0.35 s) Si L: 0.75 In (2 s) / C: 3 In (0.2 s) / Inst: 8 In CB-D2 Relé tip E /2500 Larg: 1 In (10 s) / Crt: 8 In (0.35 s) Si L: 0.75 In (2 s) / C: 3 In (0.2 s) / Inst: 8 In CB-D3 Relé tip E /2500 Larg: 1 In (10 s) / Crt: 8 In (0.35 s) Si L: 0.75 In (2 s) / C: 3 In (0.2 s) / Inst: 8 In CB-C1 (RSPH) TM PB32500F Térmic: Fixed / Magnétic : Si Térmic: Fixed / Magnétic : CBc1-R TM 3VE Térmic: Fixed / Magnétic : Fixed N Térmic: Fixed / Magnétic : Fixed CBc1-P TM FB Térmic: Fixed / Magnétic : Fixed N Térmic: Fixed / Magnétic : Fixed CBc1-S PB31200F Térmic: Fixed / Magnétic : Si Térmic: Fixed / Magnétic : CBc1-H PB31000F Térmic: Fixed / Magnétic : Si Térmic: Fixed / Magnétic : CB-C2 (M) SST STR25DE Ir: 0.8 In / I: 8 Ir Si Ir: 0.8 In / I: 4 Ir CB-C3 (N) TM ND50K Ir: 600 A / I: 6 Ir Si Ir: 600 A / I: 4 Ir CB-C4 (V) TM ND31200F Térmic: Fixed / Magnétic : Si Térmic: Fixed / Magnétic : Lw CB-B1 (C) SST STR25DE Ir: 1 In / I: 10 Ir Si Ir: 1 In / I: 4 Ir CBb1-F TM KA3225F Térmic: Fixed / Magnétic : N Térmic: Fixed / Magnétic : CBb1-H TM KA3225F Térmic: Fixed / Magnétic : N Térmic: Fixed / Magnétic : CBb1-S TM KA3225F Térmic: Fixed / Magnétic : Si Térmic: Fixed / Magnétic : CBb1-M TM HMA Térmic: Fixed / Magnétic : Si Térmic: Fixed / Magnétic : Lw CB-B2 (V) SST STR25DE Ir: 1 In / I: 6 Ir Si Ir: 1 In / I: 4 Ir CB-A1 Relé tip E /2500 Larg: 1 In (10 s) / Crt: 8 In (0.35 s) Si Larg: 0,75 In (2 s) / Crt: 3 In (0.2 s) CBa1-B7A Relé tip E /1250 Larg: 1 In (10 s) / Inst: 12 In Si Larg: 1 In (2 s)/crt: 3 In (0.2 s)/inst: 12 In CB-A2 Relé tip E /2500 Larg: 1 In (10 s) / Crt: 8 In (0.35 s) Si Larg: 0,75 In (2 s) / Crt: 3 In (0.2 s) CBa2-B7B Relé tip E /1250 Larg: 1 In (10 s) / Inst: 12 In Si Larg: 1 In (2 s)/crt: 3 In (0.2 s)/inst: 12 In CB-A3 Relé tip E /2500 Larg: 1 In (10 s) / Crt: 8 In (0.35 s) Si Larg: 0,75 In (2 s) / Crt: 3 In (0.2 s) * Ls ajustes de éste relé l realizan ls encargads de crdinación y prteccines del ICE, pr l tant ls ajustes n cambian, per se dará una recmendación para el cambi en sus ajustes. Figura 3.52: Resumen de ajustes de las prteccines en la empresa.

148 132 3 Desarrll Cnsideracines finales. Desabilitar el instantáne de la prtección del secundari del transfrmadr principal, cn la finalidad de lgrar una mejr selectividad. Habilitar el dispar instantáne de las prteccines instaladas en el secundari de ls transfrmadres de la cabina D, n así las de de ls transfrmadres TrA1 y TrA2 de la cabina A, ya que existen dispsitivs cn características similares y dispar instantáne activad aguas abaj. N se lgra una selectividad ttal, para un mayr margen de selectividad l recmendable es pedir a ls encargads de crdinación y ajustes del ICE cambiar el time dial de la prtección a 0.5 (cnsiderand la curva de dañ del transfrmadr pricipal), y cambiar el time dial de OCR- CBS-TrD a 3, cn est se lgran tiemps de 518 ms y 273 ms, cm se muestra en la figura 3.53, cumpliend así cn l recmendad pr la IEEE, y cn ell garantizand una mayr selectividad. Cnsultar cn las persnas del ICE ls nuevs ajustes (si es que cambian) de las nuevas prteccines a instalarse en ls próxims meses, cn ls nuevs ajustes, cnstruir nuevas curvas para mejrar la selectividad ente relés. Cm se mencinó la prtección de falla a tierra en la empresa sl detecta la falla (desbalances de fases) si curre a media tensión, este dispsitiv n prtege ante una eventual falla en baja tensión. Pr l tant cada transfrmadr significa un área independiente de prtección falla a tierra. Se recmienda en una futura remdelación de las celdas de baja tensión, que su prtección principal CB-D1, psea prtección de falla a tierra. Se debe de cnsiderar que alguns ajustes de dispsitivs en baja tensión (cabinas B y C) se hiciern cnsiderand la carga instalada y n la capacidad nminal de ls transfrmadres, pr l tant si en el futur la carga aumenta, se deberá de revisarse las crrientes de pick up para ls dispars pr sbrecrrientes de algunas prteccines. Esta cndición se da pr la pca flexibilidad que pseen ls relés cn curvas de tiemp definid instalads en media tensión. Para el dispar instantáne se cnsiderarn las crrientes de arranque de ls mtres.

149 3.5. Crdinación de prteccines K Per Unit,005,01,1 1 10,03,05,3, OCR-CBP-Alun - P 4,884 13,8 kv t1: 0,15 s Nrmalized (shifted) TCC 3-Phase (Sym) fault: 13,8kV Faulted Bus: QMT cabina C SQOP File: Untitled Data Rev: Base Cnfiguratin: Nrmal Date: K OCR-CBS-TrP 4,884 13,8 kv t1: 0,392 s 30 Secnds OCR-CBP-TrP - P OC1 0, kv t1: 0,945 s Secnds 1,5 OCR-CBP-Anill - P 5,185 13,8 kv t1: 0,15 s 0,533 s 1,5,3 0,257 s,3,1,1,05,05,03,03,01,01 100,005,01,1 1 10,03,05,3, Per Unit ETAP Star Figura 3.53: Simulación tras cambi en ls ajustes.

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151 4 Cnclusines y recmendacines 4.1 Cnclusines. El estudi de las crrientes de crt circuit es fundamental para dimensinar las capacidades interruptivas, que deben de tener la prteccines. La rapidez cn que se btienen ls cálculs mediante el sftware, l hacen más atractiv a la hra de llevar a cab un estudi de crt circuit, freciend además la ventaja de permitir cambis en la red y btener de manera autmática ls nuevs resultads, a diferencia de ls cálculs hechs cn métds cm el de ls kva s, que una vez realizads, si fuera necesari una mdificación, se deben de realizar nuevamente ls cálculs. Sin embarg, el métd de ls kva s ns frece la enrme ventaja de guiarns a través de un fluj a l larg de la red, l cual ns resulta fácil predecir algún errr. Este métd es útil para detectar errres a la hra de ingresar ls dats de ls cmpnentes del circuit. Pr esta razón, se puede decir que es más sencill errar en el cálcul mediante la simulación que cn el métd de ls kva s. N pensar que pr la sla presencia de prteccines se tenga adecuada prtección ante una eventual falla, est sbretd en instalacines viejas, dnde nunca se actualizarn ls estudis de crt circuit y la red ha crecid interna y externamente. Se lgra cumplir cn la selectividad entre ls relés de media y alta tensión, el cual es un de ls bjetivs fundamentales de este estudi. Además se lgró verificar las capacidades interruptivas de ls dispsitivs de baja y media tensión. En la empresa cn ls rangs de ajuste de las prteccines actuales n se lgra una selectividad ttal, l recmendable es pedir a ls encargads de crdinación y ajustes del ICE cambiar el time dial de la prtección a 0.5 (cnsiderand la curva de dañ del transfrmadr pricipal), y cambiar el time dial de OCR-CBS-TrD a 3, cn est se lgran tiemps de 518 ms y 273 ms, cn est se cumple cn l recmendad pr la IEEE, y cn ell se puede garantizar una mayr selectividad. 135

152 136 4 Cnclusines y recmendacines 4.2 Recmendacines. Cmparand el dat de crt circuit actual (4572 A) cn el que crrespnde al dat de falla de la barra dnde se cnecta la empresa en Juni del 2007 (3270 A), se recmienda actualizar el estudi de crt circuit en la industria periódicamente, ya que cnfrme nuevs generadres y líneas de transmisión se incrpran al sistema, la capacidad de crt circuit de la cmpañía distribuidra tiende a crecer. Se recmienda cnsultar cn las persnas del ICE ls nuevs ajustes (si es que cambian) de las nuevas prteccines a instalarse en ls próxims meses, cn ls nuevs ajustes, cnstruir nuevas curvas para mejrar la selectividad ente relés. Algunas prteccines de baja tensión n cuentan cn las capacidades interruptivas aprpiadas ante una eventual falla, se recmienda prestar atención a ests dispsitivs para evitar dañs. Cm la cnexión de ls transfrmadres es delta estrella, las cmpnentes de secuencia cer n se reflejan en media tensión ante una falla mnfásica, y pr l tant la prtección de falla a tierra n es efectiva, cn l cual se recmienda instalar una prtección de falla a tierra a cada transfrmadr pr separad, cm l recmienda la IEEE. Se recmienda elabrar un plan de mantenimient para ls interruptres de media tensión, así cm calibrar y verificar el buen funcinamient de sus relés.

153 Bibligrafía Bjórquez, V. J. V. (2007). Estudi cmparativ de las nrmas iec y ansi para cálcul de crt circut. En Tesis, Escuela superir de ingeniería mecánica y eléctrica, Méxic. Galile, M. (1977a). Manual de relé de máxima crriente rd135. En CT 91. Galile, M. (1977b). Manual del interruptr de pequeñ vlumen de aceite 17mg. En CT 240-G. Galile, M. (1977c). Manual del seccinadr baj carga sar. En CT 622-B. IEEE (1993). Std shrt-circuit current calculatins. En IEEE Recmmended Practice fr Electric Pwer Distributin fr Industrial Plants. IEEE (2001). Std industry applicatins sciety. En IEEE Recmmended Practice fr Prtectin and Crdinatin f IIndustria and Cmmercial Pwer Systems. Marcial, D. G. (2001). Análisis de cntingencias eléctricas en centrs cmerciales. En Crrientes de crt circuit. Mn, Y. (1974). Shrt circuit abc - learn it in an hur, use it anywhere, memrize n frmula. En IEEE Transactins n Industry Applicatins. Rjas, I. V. E. (Juni 2003). El diseñ eléctric. En Métd de ls kva s quivalentes para el cálcul de las crrientes de crt circuit. Ureña, I. J. E. A. (Marz 2014). Crdinación de prteccines en la industria. En Cncepts Básics para el diseñ de instalacines eléctricas industriales. 137

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155 A Nmenclatura utilizada en el diagrama unifilar de ETAP T rp Transfrmadr de la subestación principal. T rdx Transfrmadr x de la cabina D. T.y Tabler de la carga y. QBT Dx Cuadr de baja tensión del transfrmadr x. F dx y CB Dx Fusible de la cabina D, perteneciente al transfrmadr x que prteje al ramal y. Disyuntr Principal de cuadr de baja tensión, del transfrmadr x. CB P Dx Disyuntr Principal del transfrmadr x de la cabina D. CBP T rp CBS T rp Disyuntr Primari del transfrmadr principal. Disyuntr Secundari del transfrmadr principal (Disyuntr al vací). CBP Alun Disyuntr Principal de las empresa Alunasa. CBdx T.y Disyuntr del cuadr de baja tensión del transfrmadr x que prteje al tabler de carga y. Cable x y Cable que cnecta x cn y. 139

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157 B Sbre ls dispsitivs de prtección. 141

158 142 B Sbre ls dispsitivs de prtección. Figura B.1: Ajustes de ls interruptres de MT y BT tmads de la empresa.

159 B Sbre ls dispsitivs de prtección. 143 Figura B.2: Diagrama de tres líneas de la cnexión (residual) del dispsitiv de prtección en el secundari del transfrmadr principal.

160 144 B Sbre ls dispsitivs de prtección. Figura B.3: Transfrmadres principales que alimentan ALUNASA, ubicads en la subestación Juanilama.

161 B Sbre ls dispsitivs de prtección. 145 Figura B.4: Prteccines del primari de ls transfrmadres principales ajustadas pr el ICE, ubicadas en la subestación.

162 146 B Sbre ls dispsitivs de prtección. Figura B.5: Tres relés de media tensión FIR-135, un pr pl.

163 B Sbre ls dispsitivs de prtección. 147 Figura B.6: Relés de sbrecrriente ABB micr-shielf, en el secundari del transfrmadr principal.