Laboratorio No. 6. Ajustes de la Protección de Distancia en Líneas de Transmisión

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Antonio Montes Pereyra
hace 6 años
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1 ELT 3831 PROTECCIONES DE SEP Laboratorio No. 6. Ajustes de la Protección de Distancia en Líneas de Transmisión 6.1 Introducción El relé de distancia, es un elemento de protección utilizada para proteger líneas de transmisión y alimentadores. 6.2 Objetivo El objetivo del laboratorio, es verificar mediante simulación el ajuste de los relés de distancia realizados analíticamente en un sistema radial. 6.3 Sistema de Prueba En la Fig. 6.1, se muestra el diagrama unifilar del sistema de prueba, donde se instalarán dos relés de distancia tipo impedancia. Fig. 6.1 Diagrama unifilar del sistema Datos del Sistema Los datos del sistema son: Generador Síncrono Nombre: GEN-1 Parámetro Límites Punto de operación V = 10 kv x = 5% P = 0MW Q = 10Mvar Tipo FC = SL S = 25 MVA x = 30% P á = 25MW Q á = 20Mvar V = 105 % Cosφ = 0,8 x" = 20% Nodos Nodo 1 Nombre: BARRA-1 Vn = 10 kv Nodo 2 Nombre: BARRA-2 Vn = 69 kv Nodo 3 Nombre: BARRA-3 Vn = 69 kv Nodo 4 Nombre: BARRA-4 Vn = 69 kv Nota. Activar: Nodo de prot. de Distancia Transformador Nombre: TRAFO-1 V = 10 kv V = 69 kv S = 25 kv R(1) = 2 % Zcc(1) = 8 % Grupo = Dy5 1

2 Líneas Nombre: LÍNEA-1, L = 10 km, Nombre: LÍNEA-2, L = 10 km, R(1) = 0,1 Ω, R(1) = 0,1 Ω, Ω X(1) = 0,5 Ω X(1) = 0,3 Cargas Nombre: CARGA-1, P = 9 MW Q = 7,5 Mvar Nombre: CARGA-2, P = 9 MW Q = 7,5 Mvar Calculo de Flujos de Carga y Cortocircuitos Con la introducción de datos, se procede a calcular los flujos de carga y cortocircuitos, cuyos resultados se muestran en la Fig Fig. 6.2 Resultados de flujo de carga y cortocircuitos. 6.4 Elección de los transformadores de corrientes (TC) y potencial (TP) La elección de los TCs, se realiza en función de las corrientes nominales de las líneas donde está instalado el relé de distancia 21, asimismo se considera el crecimiento de las corrientes nominales. De los resultados, se tiene que la corriente de la LINEA-1 es I = 204 A y en la LINEA-2 es I = 102 A. Las relaciones de transformación, son: TC-1 RTC = = = 40.8, se normaliza y considerando el crecimiento de la demanda, se tiene: RTC 1 = 50. Es decir, corriente del primario: I = 250 A y I = 5 A. TC-2 RTC = = = 20.4, se normaliza y considerando el crecimiento de la demanda, se tiene: RTC 2 = 30. Es decir, corriente del primario: I = 150 A y I = 5 A. La elección de los TPs, se realiza en función de las tensiones nominales de las líneas donde está instalado el relé de distancia 21. Se considera una tensión de aplicada a los relés de 115 V. TP-1 V = 6900 V, V = 115 V, RTP = = 600 TP-2 V = 6900 V, V = 115 V, RTP = = Ajuste del Relé de Distancia Con la elección de los TCs y TPs, se procede al ajuste de los relés de distancia. 2

3 6.5.1 Ajuste de los Relés de Distancia 21, tipo impedancia. Relé 21 de la LINEA-1 R = 1 Ω, X = 5 Ω, Z = Ω = Ω 5.1 Ω ZONA-1 La ZONA 1, abarca una protección del 80 % del tramo: Z = 0.8 Z = = Ω 4.1 Ω ó Z 1 = 0.8 (R + jx) = j4 Ω ZONA-2 La ZONA 2, abarca una protección del 20 % restante del tramo más el 40 % del tramo siguiente, cuya impedancia es: Z = 1 + j3 Ω. Z 2 = 1 + j (1 + j3) = j6.2 Z = = Ω 6.4 Ω ZONA-3 La ZONA 3, abarca una protección del 60 % restante del tramo siguiente más un cierto porcentaje del tramo subsiguiente, como no se conoce, se supone una cobertura de un 10 % adiconal: Z 3 = 1.1(1 + j j3) = 1.1(2 + j8) = j8.8 Z = = Ω = Ω = 9.1 Ω Relé 21 de la LINEA-2 R = 1 Ω, X = 3 Ω, Z = Ω = Ω 3.2 Ω ZONA-1 La ZONA 1, abarca una protección del 80 % del tramo: Z = 0,8 Z = Ω = Ω ó Z 1 = 0.8 (R + jx) = j2.4 Ω ZONA-2 La ZONA 2, abarca una protección del 20 % restante del tramo más el 40 % del tramo siguiente, como no se conoce la impedancia del tramo subsiguiente, se supone una cobertura de un 10 % adiconal: Z 2 = 1.1(1 + j3) = j3.3 Ω Z = Ω = Ω = Ω 3.5 Ω Ajuste de los Relés 21 para la Simulación Una de las características del relé de distancia tipo impedancia es una CIRCUNFERENCIA: con centro en el origen (punto de instalación del relé) y radio r (Z en ). Para todas zonas de protección se emplea la Característica para ajuste: CIRCULO. 3

RELE 21 LINEA-1 Activar: Usar TC/TP de la red Zona 1 Radio (ohm) = 4,1 Zona 2 Radio (ohm) = 6,4 Zona 3 Radio (ohm) = 9,1 RELE 21 LINEA-2 Activar: Usar TC/TP de la red Zona 1 Radio (ohm) = 2,6 Zona 2

4 RELE 21 LINEA-1 Activar: Usar TC/TP de la red Zona 1 Radio (ohm) = 4,1 Zona 2 Radio (ohm) = 6,4 Zona 3 Radio (ohm) = 9,1 RELE 21 LINEA-2 Activar: Usar TC/TP de la red Zona 1 Radio (ohm) = 2,6 Zona 2 Radio (ohm) = 3, Características de los Relés de Distancia Instalados En la opción del menú: Análisis/Protección de Distancia/Dispositivos de Protección Se muestran los relés de distancia utilizadas en la red eléctrica. En la Fig. 6.3, se muestra la pantalla donde pueden visualizar las características de los diferentes relés del sistema eléctrico. Fig. 6.3 Características R-X del relé 21, tipo impedancia: Zonas 1, 2 y 3. 4

6.5.4 Programación de Disparos En la opción del menú: Análisis/Protección de Distancia/Programación de Disparo Se muestran la Programación de Disparo de los relés de distancia utilizadas en la red

5 6.5.4 Programación de Disparos En la opción del menú: Análisis/Protección de Distancia/Programación de Disparo Se muestran la Programación de Disparo de los relés de distancia utilizadas en la red eléctrica. Inicialmente no se muestra ninguna programación de disparo. En el menú Programación de Disparo/Adicionar aparece una ventana donde se llena el nombre de la gráfica, el título del mismo. Se insertan la característica del relé (o los relés que deben coordinar) t-z, también se inserta los nodos donde tiene nodos con prot4ección de distancia. Se puede editar los valores del relé o sus ajustes. Antes de cerrar, es necesario recalcular. En la Fig. 6.4, se muestra la pantalla donde pueden visualizar el menú de la Programación de Disparos para insertar, eliminar: relés y nodos, asimismo editar los parámetros del relé, asimismo, editar ajuste de valores del relé. Fig. 6.4 Programación de disparo. 5

6 En este caso, interesa visualizar las características de tiempo versus impedancia (t-z) del relé 21 de las líneas 1, 2 en forma separada y la gráfica de coordinación de los relés de las dos líneas de transmisión en forma conjunta. En la Fig. 6.5, se visualiza las características t-z del relé de distancia 21 de la línea 1. En la Fig. 6.6, se visualiza las características t-z del relé de distancia 21 de la línea 2. En la Fig. 6.7, se visualiza las características t-z del relés de distancia 21 de las líneas 1, 2. Fig. 6.5 Programación de disparo del relé 21 de la línea 1. 6

7 Fig. 6.6 Programación de disparo del relé 21 de la línea 2. Fig. 6.7 Programación de disparo del relés 21 de las líneas 1 y 2. 7

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