A S I G N A T U R A S C O R R E L A T I V A S P R E C E D E N T E S

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1 1/12 H O R A S D E C L A S E P R O F E S O R R E S P O N S A B L E T E Ó R I C A S P R Á C T I C A S Ing. Julio Roberto Pérez Por semana Por cuatrimestre Por semana Por cuatrimestre A S I G N A T U R A S C O R R E L A T I V A S P R E C E D E N T E S A P R O B A D A S C U R S A D A S Medidas Eléctricas Transmisión de la Energía Sistemas de Potencia DESCRIPCIÓN La Materia está dedicada a estudio de los Sistemas de Protección por Relés de las redes de transporte, las redes de distribución, las centrales eléctricas y las instalaciones eléctricas de las plantas industriales. Se analizan las fallas y otras perturbaciones que se presentan en los componentes de las redes y las redes en su conjunto, explicando las causas, efectos y formas de detección. Se describen las cualidades que deben tener los sistemas de protección por relés, poniendo especial énfasis en la Selectividad, la Velocidad y la Confiabilidad y se deja en evidencia la necesidad de su tratamiento como sistema. Las soluciones tecnológicas presentadas abarcan desde los dispositivos electromagnéticos hasta los equipos digitales, pasando por los dispositivos electrónicos analógicos. Se pone en evidencia que la ingeniería de protecciones tiene un principal contenido de ingeniería de sistemas de potencia, complementado por ingeniería de dispositivos. Se desarrollan habilidades para identificar, evaluar, seleccionar, configurar, programar, calibrar y ensayar los dispositivos empleados en la Protección por Relés de las redes eléctricas. Se describen las guías para definir métodos y criterios de coordinación de protecciones de cada Subsistema Eléctrico. Se trata las últimas resoluciones y reglamentaciones actuales que aplican a los sistemas eléctricos de nuestro país, referentes a los alivios por Subfrecuencia y Subtensión en las redes eléctricas, desconexión automática de generador, etc. Se realizan prácticas de cálculo eléctricos, de coordinación de protecciones y ensayos de laboratorio. Se describen las técnicas de ensayo con diferentes equipos de ensayos utilizados actualmente. PROGRAMA SINTÉTICO Capítulo I Principios Generales de los Sistemas de Protecciones. Capítulo II Dispositivos que constituyen los Relés de Protección. Capítulo III Gestión de Protecciones. Capítulo IV Protección de Máxima Corriente. Capítulo V Protección de Distancia. Capítulo VI Teleprotección. Capítulo VII Protección de Frecuencia y Tensión. Capítulo VIII Protección de Transformadores. Capítulo IX Protección de Generadores Capítulo X Protección de Motores Capítulo XI Protección de Zonas de Barras Guía de Trabajos Prácticos En Aula, De Actualización Tecnológica y De Laboratorio.

2 2/12 Capítulo I PRINCIPIOS GENERALES DE LOS SISTEMAS DE PROTECCIONES 1. Introducción. 2. Relés de Protección y Relés Auxiliares. 3. Relés de Protección Directos e indirectos. 4. Fuentes de Energía Auxiliares. 5. Alarmas y Señalizaciones. 6. Perturbaciones que afectan al funcionamiento de las Redes de Potencia 6.1. Tipos de Perturbaciones en las redes Perturbación Única y Secuencia de Perturbaciones Fallas de Aislación 6.4. Periodicidad de las Fallas 6.5. Calculo de Indisponibilidad 7. Zonas de Protección 8. Protección Principal y Protección de Respaldo Protección Falla Interruptor (PFI) Discrepancia de Polos Discrepancia de Polos Mecánica Discrepancia Eléctrica del Interruptor. 9. Cualidades requeridas a los Sistemas de Protección 9.1. Selectividad Velocidad Confiabilidad 10. Gestión de los Sistemas de Protecciones 11. Estados Operacionales del Sistema de Potencia Estado Normal Estado de Alerta Estado de Falla Estado de Emergencia Estado de Emergencia Extrema Estado de Restauración.

3 3/12 DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y De Computadoras 12. Evaluación Cualitativa de la Confiabilidad Equipamiento Autodiagnóstico Mantenimiento. Capítulo II DISPOSITIVOS QUE CONSTITUYEN LOS RELÉS DE PROTECCIÓN 1. Dispositivos. 2. Detectores de Nivel. 3. Comparadores de Amplitud. 4. Comparadores de Fase. 5. Temporizadores. 6. Tipos Constructivos de los Dispositivos Dispositivos Electromagnéticos Tipos Constructivos Dispositivos de Atracción de Armadura Dispositivos de Inducción Dispositivos de Bobina Movil Dispositivos de Hierro Movil Dispositivos que Constituyen los Relés Digitales. 7. Protecciones Digitales Reseña Histórica Arquitectura de Protecciones Digitales Arquitectura del Sistema de Control y Protección Comunicaciones. 1. Introducción. Capítulo III GESTIÓN DE PROTECCIÓN 2. Software Coordinación de Protecciones 2.1. Software de Analisis de Sistema de Potencia (Flujo Cortocircuito Coordinación) 2.2. Interfaz gráfica del Software Instrucciones de descarga e instalación (Software de uso libre) 3. Elección de los Sistemas a Aplicar. 4. Selección de los Dispositivos para Configurar los Sistemas.

4 4/12 Capítulo IV PROTECCIÓN DE MÁXIMA CORRIENTE 1. Protección de Máxima Corriente Introducción Aspectos Generales Unidades Temporizadas Características de los Relés de Máxima Corriente Característica de Tiempo Definido o Independiente Característica de Tiempo Inverso o Dependiente Unidades Instantáneas Intervalo Selectivo Característica de Tiempo de Accionamiento Coordinación de los Relés de Máxima Corriente Coordinación con Relé de Tiempo Definido o Independiente Coordinación con Relé de Tiempo Inverso o Dependiente Tipos de Conexión de los Relés de Corriente Sistema con Neutro Puesto a Tierra Sistema con Neutro Aislado. 2. Reconectadores Introducción Clasificación de los Reconectadores Reconectadores controlados hidráulicamente y Controlados Electrónicamente Medios de Interrupción de los Reconectadores Curvas Características de los Reconectadores. 3. Seccionalizadores. 4. Fusibles 5. Coordinación de Protecciones en Instalaciones Rurales Coordinación de Reconectadores y Fusibles Coordinación de Reconectadores y Seccionalizadores Coordinación de Reconectadores, Seccionalizadores y Fusibles Coordinación entre Reconectadores. 6. Protección de Máxima Corriente Direccional Sistema Radial con Tramos de líneas en Paralelo Sistema con Alimentación desde Ambos Extremos Sistema Anillado, con varios puntos de Alimentación Unidad Direccional Consideraciones a tener en cuenta.

5 5/12 1. Generalidades. Capítulo V - PROTECCION DE DISTANCIA 2. Resistencia de Falla Area de Fallas en el diagrama de impedancia Resistencia de Arco Resistencia de Puesta a Tierra Componente Reactiva Aparente de la Resistencia de Falla. 3. Oscilaciones de Potencia. 4. Carga Estable. 5. Conjunto de Impedancias Aparentes, presentadas a un relé durante Fallas, Cargas Estables u Oscilaciones de Potencia. 6. Características Usuales del Relé de Distancia Elección y Composición de las Características de los Relés de Distancia en Relación a la Resistencia de Falla, a las Oscilaciones de Potencia y a las Cargas Normales. 7. Obtención de las Características Uso de los Comparadores de Fases y de Amplitudes 7.1. Comparadores de Fases Comparadores de Amplitudes Características Compuestas. 8. Escalonamiento de Tiempos de los Relés de Distancia. 9. Unidades de Medida Sistemas de Conmutación para la Reducción del Número de Unidades de Medida. 10. Alimentación y Operación de las Distintas Unidades de un Relé de Distancia Valor de Magnitudes Eléctricas de Interés Durante Distintos Tipos de Fallas Determinación de la Operación de los Relés de Distancia a partir de los Datos de las Tablas Unidades de Tierra. 11. Características Dinámicas Relés Mho Polarizados con Fase Sana Casos Prácticos de Señales de Polarización Tolerancia a la Resistencia de Falla. 12. Errores de los Relés de Distancia Debidos a los Transitorios en los Sistemas de Potencia.

6 6/12 1. Introducción. Capítulo VI - TELEPROTECCIÓN 2. Tiempo Total de Limpieza de Falla en Sistemas de Protección con Sistemas de Teleprotección. 3. Clasificación de los Sistemas de Teleprotección Sistemas de Protecciones que Intercambian Magnitudes Analógicas Protección Diferencial Longitudinal usando Técnicas de Modulación Proteccion Diferencial Longitudinal usando Modulacion por Frecuencia Proteccion Diferencial Longitudinal usando Modulacion por Codigo de Pulsos Protección de Comparación de Fase Sistemas de Protecciones que Intercambian Magnitudes Digitales Sistemas de Subalcance Permisivo Sistemas de Subalcance con Interdisparo Sistemas de Subalcance con Prolongación de Escalón Sistemas de Sobrealcance Permisivo Sistemas de Sobrealcance con Bloqueo Sistemas de Sobrealcance con Desbloqueo Capítulo VII PROTECCIÓN DE FRECUENCIA Y TENSIÓN. 1. Reserva Instantánea y Esquemas de Alivio de Cargas Definiciones Objeto. 2. Esquema de Frecuencia Esquema de Alivio de Cargas Esquema de Seguridad para el Control de Frecuencia y Tensión ddel SADI (ESCFTS) 3. Resolución de Secretaría de Energía. 4. Consideraciones para tener en cuenta en la Selección de Alimentadores para el Fichado. 5. Esquema de Alivio de Cargas Área Gba, Santa Fe, Entre Rios, Pcia. de Buenos Aires- 6. Programación y Ajuste de un Relé de Frecuencia. 7. Protección Digital de Frecuencia Ejemplo de un Relé Descripción del Relé de Frecuencia Configuración y Ajustes del Relé.

7 7/12 8. Entradas, Salidas, Alimentación, Puerto de Comunicación de un Relé de Frecuencia. 9. Programación, Ajustes y Eventos de un Relé de Frecuencia. 10. Esquema de Conexionado para realizar el Ensayo a un Relé de Frecuencia. 1. Introducción. Capítulo VIII - PROTECCION DE TRANSFORMADORES 2. Tipos de Fallas que afectan a los Transformadores Fallas Internas Fallas Externas. 3. Protección contra Fallas Internas Protección Contra Fallas Internas Incipientes Protección contra Fallas Internas de Desarrollo Violento Protección Diferencial de Transformadores Protección de Tierra Restringida Protección de Cuba Relé de Sobrepresión Súbita. 4. Protección contra Fallas Externas Sobrecarga Protección de Imagen Térmica Protección por medio de Termómetro Protección contra Sobreflujo Apendice I Inrush Magnetizante en Transformadores. 1. Generalidades. Capítulo IX - PROTECCION DE GENERADORES 2. Protección del Estator Fallas entre fases y a Tierra Protección de Puesta a Tierra Estatórica en Generador en Bloque, utilizando un Transformador de Puesta a Tierra Caso Práctico Protección de Puesta a Tierra Estatórica en Generador en Bloque Protección de Puesta a Tierra Estatórica del 100% del devanado Protección de Puesta a Tierra Estatórica en Generadores conectados directamente en barras.

8 8/ Fallas entre Espiras de una misma Fase Generador con dos bobinas por fase Generador con una bobina por fase. 3. Protección del Rotor Fallas a Tierra Protección de Puesta a Tierra Rotórica, por medio de la aplicación de un corriente alterna Protección de Puesta a Tierra Rotórica, por medio de la formación de un puente Protección de Puesta a Tierra Rotórica, por medio de un Circuito de Polarización Apertura del Circuito Rotórico Pérdida de Excitación Protección de Máxima Corriente Rotórica y Distancia Mho de una Zona Protección de Distancia Mho de una Zona Protección de Distancia Mho de dos Zonas Protección de Distancia Mho de dos Zonas y una Unidad Direccional. 4. Fallas Externas Sobrecargas Cargas Asimétricas Sobretensiones Protección contra Subfrecuencia y Sobrefrecuencia Subfrecuencia Sobrefrecuencia Pérdida de sincronismo en el Generador (Out of Step) Protección de Seguro para el Alternador Marcha del Generador como Motor. Retorno de Energía. 1. Conceptos Generales. Capítulo X - PROTECCION DE MOTORES 2. Fallas y Otras Perturbaciones que Afectan a los Motores Fallas internas Perturbaciones desde el exterior. 3. Fallas en los Arrollamientos del Estator Fallas entre fases Falla a Tierra Falla entre Espiras de una Misma Fase. 4. Fallas en los Arrollamientos del Rotor Motores Sincrónicos.

9 9/ Motores Asincrónicos con Rotor Bobinado Sobrecargas Bloque del Rotor Tensiones Desbalanceadas Protección de Desbalance de Corrientes de Fase Protección de Tensión de Secuencia Negativa Protección de Corriente de Secuencia Negativa Baja Tensión Secuencia Invertida Pérdida de Sincronismo Pérdida de Excitación. Capítulo XI - PROTECCION DE ZONA DE BARRAS 1. Introducción Generalidades Algunos Esquemas de Barras Las Faltas en las Barras. 2. Clasificación de la Protección de Barras. 3. Requerimiento a la Protección de Barras. 4. Protección No Específica. 5. Ajustes de Protección de Barras. 6. Ajustes de Protecciones de Barras de Baja y Mediana Impedancia Procedimiento General. 7. Ajustes de Protecciones de Barras de Alta Impedancia Introducción Ajustes. 8. Sistema de Protecciones de Barras.

10 10/12 Guía de: TRABAJOS PRÁCTICOS DE AULA (TPA) 1. Trabajo Práctico de Aula Nº 1 Coordinación y Regulación de Relé de Máxima Corriente. El objetivo de este TPA es seleccionar los transformadores de corriente; regular unidades de Fase y de Tierra temporizadas e instantáneas en relé electromecánico y digital de máxima corriente; y coordinar entre cada uno de los relés ubicados en un sistema eléctrico radial. Evaluar las características más adecuadas en función de obtener la mejor selectividad. Representar gráficos Tiempo-Distancia. Seleccionar la solución más adecuada. 2. Trabajo Práctico de Aula Nº 2 Cálculos de Ajustes de Relés Direccionales. La determinación de los ajustes de relés direccionales, tiene como objetivo, que el alumno pueda establecer el sistema de polarización, determinar el ángulo de cupla máxima, conocer cual es la máxima sensibilidad del relé de protección inserto en el sistema eléctrico y bajo determinada condiciones de fallas. Adquirir conocimiento sobre algunos tipos de relés digitales y sus posibilidades de ajustes. Determinar las ventajas entre los relés direccionales digitales y electromecánicos. 3. Trabajo Práctico de Aula Nº 3 Software de Coordinación de Protecciones. La finalidad de este trabajo práctico es obtener conocimientos sobre el uso y análisis de un software de coordinación de protecciones. Carga de datos. Flujo de Carga. Cortocircuito. Gráfico de Tiempo-Corriente. Análisis de Reportes. Los alumnos presentarán un ejercicio y se efectuará una charla debate sobre las ventajas y mejoras que se deberían implementar en el Software. 4. Trabajo Práctico de Aula Nº 4 Caracteristicas de los Relés de Distancia. Durante el desarrollo de los diferentes ejercicios se evaluará la obtención de las diferentes características de los relés de distancia, por medio del uso de comparadores de amplitud y comparadores de fase. Además, de obtendrá por medio gráfico y a través de ecuaciones, las diferentes constantes de los relés. Se evaluará el comportamiento de la característica en función del lugar de la falla y de su resistencia de falla, teniendo en cuenta las diferentes condiciones del sistema. 5. Trabajo Práctico de Aula Nº 5 Programación, Ajustes y Análisis de un Relé de Frecuencia. La finalidad del TPA es conocer los diferentes parámetros en un relé de protección digital de frecuencia. Establer valores típicos. Programar, Configurar, Setear un relé con parámetros de un caso real. Utilizar un Software de configuración y ajuste en modo emulación. Analizar la información disponible en el relé digital. Conocer datos técnicos del relé a ensayar. Introducción al método de ensayo. 6. Trabajo Práctico de Aula Nº 6 Protección Diferencial en Transformadores. En el desarrollo de este trabajo práctico, se calcularan los diferentes parámetros de ajustes de un relé diferencial aplicado a un caso real. Se determinará la corriente mínima de accionamiento, la pendiente en el plano corriente diferencial vs corriente atravesante, las correcciones debidas a los errores de los transformadores de corriente. Se tendrá en cuenta el accionamiento del conmutador bajo carga. 7. Trabajo Práctico de Aula Nº 7 Programación, Ajustes y Análisis de Relé de Protección de Motores. En este caso, primero se determinan por cálculo los diferentes parámetros de protección de un motor y luego, se programará con estos, un relé digital de protección de motor. Se aprenderá a utilizar un software de configuración y ajuste en modo emulación. La programación consistirá en habilitar las funciones y programar las mismas, con la finalidad de chequear tales condiciones. Se analizar la información disponible en el relé digital.

11 11/12 Guía de: TRABAJOS PRÁCTICOS DE ACTUALIZACIÓN TÉCNOLÓGICA (TPAT) 1. TPAT Nº 1 Últimas Tecnología en Relés Digitales. El objetivo de este TPAT es reforzar, actualizar, incorporar las últimas tecnologías desarrolladas en los relés digitales. Comparar ventajas y desventajas respecto a los equipos existentes. Diferentes funciones de protección, control, monitoreo y comunicación. El TPAT Nº1 se realizará en forma grupal y en función de la cantidad de alumnos se definirá la cantidad de trabajos a efectuarse durante el año. Los mismos serán aplicados a uno o más de las siguientes Protecciones: Máxima Corriente; Reconectadores; Seccionalizadores; Fusibles; Relés de: Frecuencia, Tensión, Transformadores, Generadores, Motores y de Barras; y Sistemas de Teleprotección. 2. TPAT Nº 2 Gestión de Protecciones. Adquirir conocimiento sobre potencialidades de Software propietarios a través de las fichas técnicas de los mismos. Utilización de Demo. Evaluar oscilografía de fallas reales. Incorporar casos típicos de fallas, con la finalidad de ampliar los conocimientos sobre el tema. Guía de: TRABAJOS PRÁCTICOS DE LABORATORIO (TPL) 1. TPL Nº 1 Ensayo de Relé de Máxima Corriente Electromecánico. El objetivo del ensayo consiste en la obtención de pares de valores de corriente y tiempo de accionamiento de un relé electromecánico con característica de tiempo inverso (ó dependiente) y luego con característica de tiempo definido. Para la realización del ensayo se emplea el banco de ensayo de la universidad y la guía de estudio. 2. TPL Nº 2 Ensayo de Relé de Máxima Corriente Digital. Por medio de este ensayo, que consiste en la obtención de valores de tiempo-corriente, se adquiere conocimientos sobre los diferentes tipos de características que se pueden definir a un mismo relé, según las curvas y constantes, en función de la norma a la cual responde. Poniendo especial énfasis en el análisis de los registros de fallas, registros de eventos, indicaciones por medio de Led. El ensayo se realiza con una valija de ensayo, marca: PROGRAMMA, modelo: SVERKER TPL Nº 3 Ensayo de Reconectador. Este ensayo que normalmente se realiza en una empresa del ramo eléctrico, tiene como objetivo interactuar con un equipo de última tecnología, obteniéndose conocimientos sobre las diferentes funciones y sus ajustes. Además, se adquiere know-how sobre procedimiento internos de ensayos. Se habilitan y ajustan las funciones a ensayar. Se analizan los resultados obtenidos con los datos teoricos. 4. TPL Nº 4 Ensayo de Relé de Distancia Electromagnético. La finalidad del ensayo es levantar la característica punto a punto de un relé de distancia convencional, con única unidad de medida. Conocer ciertos detalles del relé a ensayar y el método utilizado para el ensayo. Es un relé distanciometrico que posee tres escalones direccionales y un cuarto no direccional. Las unidades de arranque son de máxima corriente y la única unidad de medida posee característica Mho. Se determina el punto donde el relé pierde sensibilidad direccional, emitiendo señal de disparo instantáneo para falla hacia atrás o adelante.

12 12/12 DEPARTAMENTO DE: Ingeniería Eléctrica y de Computadoras METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Teoría: Clases teoricas con apoyo de medio audivisuales 5 horas semanales. Da un encuadramiento temático, y está integrada a la formación experimental. - La formación experimental abarca distintos tipos de actividades, de duración variable semana a semana: - Simulación (Configuración, Ajustes de relés de protección) - Visitas (a Sistemas Reales de Protección en EE TT DISTRIBUCIÓN & TRANSMISIÓN) - Trabajo en LABORATORIO (Ensayos de al menos 4 relés de Protección diferente) - Resolución de problemas (trabajos prácticos y actividades) Brindar conocimientos para el análisis, selección, ensayos y configuración de sistemas protectivos. El docente enseña, guía, motiva, y supervisa el desarrollo de las actividades. Los alumnos participan activamente. FORMAS EVALUACIÓN Cursado: (régimen presencial, no obligatorio) - Evaluación oral individual - Evaluación escrita individual mediante: - cuestionarios temáticos de carácter semanal - trabajos, informes, resolución de problemas, análisis de casos, simulaciones y proyectos realizados por el alumno en el aula y en casa. Promoción: Examen convencional, escrito / oral integrador (portfolio) No está previsto el desdoblamiento de la evaluación final en dos o más evaluaciones parciales BIBLIOGRAFIA 1. M. V. González Sábato SISTEMAS DE PROTECCIÓN EN GRANDES REDES ELÉCTRICAS DE POTENCIA VOL.1 y 2 CIGRE J. Lewis Blackburn - PROTECTIVE RELAYING PRINCIPLES AND APLICATIONS. SECOND EDITION - Marcel Dekker, Inc Walter A. Elmore - PROTECTIVE RELAYING THEORY AND APPLICATIONS - Marcel Dekker, Inc ABB BA THS/BU Transmission Systems and Substations BOOK Nº6 PROTECTION APPLICATION HANDBOOK 1999 PUBLICACIONES PERIODICAS RECOMENDADAS QUE CONTIENEN ARTICULOS SOBRE PROTECCIONES ELECTRICAS I Revista PAC WORLD Publicación dedicada a los Sistemas de Protección, Automatización y Control. Ver II Revista Internacional Bimensual ELECTRA CIGRE Trabajos sobre Sistemas Eléctricos de Potencia Ver III - IEEE Transactions on Power Delivery - Ver AÑO PROFESOR RESPONSABLE (firma aclarada) VIGENCIA DE ESTE PROGRAMA AÑO PROFESOR RESPONSABLE (firma aclarada) 2010 Ing. Julio Roberto Pérez V I S A D O COORDINADOR AREA SECRETARIO ACADÉMICO DIRECTOR DE DEPARTAMENTO Fecha: Fecha: Fecha: