Carrera: Participantes. Representante de las academias de la carrera de Ingeniería Eléctrica de los Institutos Tecnológicos

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Ingeniería Eléctrica Clave de la asignatura: Horas teoría-horas práctica-créditos HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Instituto Tecnológico de Morelia, del 31 de Mayo al 4 de Junio del 2004 Institutos tecnológicos de La Laguna, Morelia, y Hermosillo de Junio a Septiembre del 2004 Instituto Tecnológico de Mérida, del 18 al 22 de Ocubre Participantes Representante de las academias de la carrera de Ingeniería Eléctrica de los Institutos Tecnológicos Academias de la carrera de Ingeniería Eléctrica Comité de consolidación de la carrera de Ingeniería Eléctrica Observaciones (cambios y justificación) Reunión nacional de evaluación curricular de la carrera de Ingeniería Eléctrica Análisis y enriquecimiento de las propuestas de los programas diseñados en la reunión nacional de evaluación Definición de los programas de estudio de la carrera de Ingeniería Eléctrica

2 3.- UBICACIÓN DE LA ASIGNATURA a). Relación con otras asignaturas del plan de estudio Anteriores Posteriores Asignaturas Temas Asignaturas Temas Sistemas Eléctricos de Potencia I Flujos de carga Modelado de líneas de transmisión y transformadores Estudio de corto circuito. Estudio de flujos de potencia. Se trata de una materia terminal, por lo tanto no hay asignaturas posteriores Circuitos Eléctricos I Circuitos Eléctricos II Métodos Numéricos Respuesta transitoria. Potencia eléctrica. Circuitos trifásicos Solución de ecuaciones no lineales Solución de sistemas de ecuaciones b). Aportación de la asignatura al perfil del egresado La materia contribuye a que el egresado pueda aplicar técnicas y metodologías modernas para la protección de sistemas eléctricos de potencia.

3 4.- OBJETIVO(S) GENERAL(ES) DEL CURSO El alumno conocerá y aplicará los esquemas de protección más usados en sistemas eléctricos, y sabrá el funcionamiento de los instrumentos de medición y control aplicados en los sistemas de protección. 5.- TEMARIO Unidad Temas Subtemas 1 Filosofía de la protección de sistemas eléctricos Estado del arte de la protecciones eléctricas. Concepto de protección primaria y de respaldo. Corto circuito 2 Características generales de los equipos de protección. Concepto de sensibilidad. Concepto de selectividad. Concepto de velocidad. 3 Equipo de control Principios de funcionamiento de relevadores analógico. Relevadores de una sola magnitud Relevadores de dos magnitudes. Relevadores de tiempo inverso. Principios de funcionamiento de relevadores estáticos. 4 Instrumentos de control y medición Transformadores de corriente. Transformadores de potencial. Transformadores para equipo de medición Selección de equipos de control y medición. 5 Equipo de interrupción Características de interruptores de potencia. Fenómeno de la extinción del arco Modelo y análisis del fenómeno de interrupción. Simulación de operación de interruptores

4 6 Protección de líneas Protección de distancia. Inductancia mutua en líneas de transmisión. Sistemas de protección piloto. Protección de transmisión compleja. Protección de líneas con compensación serie. 7 Protección de aparatos Protección de generadores. Protección de transformadores y reactores. Protección de motores. Protección de buses. 6.- APRENDIZAJES REQUERIDOS El alumno deberá tener un conocimiento claro del sistema por unidad usado en el modelado de sistemas de potencia. El alumno deberá conocer acerca de la representación de sistemas lineales en el dominio del tiempo y de la frecuencia. El alumno deberá conocer y haber aplicado técnicas nodales para el análisis de redes eléctrica. En particular, es importante que el alumno sepa dar una interpretación física que tienen los elementos de las matrices Y nodo y Z nodo. El alumno deberá conocer el modelo en estado estacionario de la máquina sincronía y saber como construir la curva de cargabilidad de ésta máquina. El alumno deberá conocer los modelos de líneas de transmisión y de transformadores con cambiadores de taps para estudios en estado estacionario. Deberá tener una idea acerca de la relación que hay entre las características geométricas de las líneas con sus parámetros eléctricos. El alumno deberá conocer y haber aplicado técnicas de cálculo para obtener puntos máximos y mínimos de funciones de una y varias variables. El alumno deberá conocer y haber aplicado la técnica de estimación de mínimos cuadrados. Es importante que el alumno tenga claridad acerca de de las ideas que están detrás de ésta técnica. El alumno deberá conocer el modelo clásico de la máquina sincronía para análisis transitorio. Deberá haber estudiado el concepto de ángulo de carga en máquinas sincronas. El alumno deberá conocer modelos y condiciones de operación de motores eléctricos. El alumno deberá conocer la lógica matemática. El alumno deberá conocer algoritmos numéricos.

5 7.- SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Se sugiere utilizar un simulador real de sistemas eléctricos de potencia y protecciones De Lorenzo. Se sugiere que el profesor de la materia reúna información de esquemas de protección y manuales de relevadores digitales y distribuya estos a los alumnos organizados en equipos. Como un primer trabajo en equipo se sugiere que los estudiantes entiendan el funcionamiento de estos sistemas y dispositivos de protección y lo expongan en clase. Se sugiere que el profesor desarrolle aplicaciones en ASPEN y Power Tools software para análisis de sistemas de eléctricos y protecciones, planteando diferentes condiciones de fallas y definir las protecciones adecuadas. Se sugiere organizar visitas a plantas generadoras, subestaciones y a empresas que desarrollan equipo de protección, control y medición para conocer la operación y funcionamiento de ellos. Se sugiere que el alumno programe y pruebe relevadores digitales. A los alumnos se les puede encargar proyecto final de alguna aplicación de protecciones. 8.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN Se expondrán las estrategias, los procedimientos y las actividades de evaluación que, retomados de la experiencia de los cuerpos académicos, sean adecuados para una evaluación correcta. Exámenes. Proyectos cortos sobre estudio de protecciones. Exposiciones. Se sugiere estimular y tomar más en cuenta el trabajo en equipo. Para motivar el trabajo en equipo debe diseñar un conjunto de proyectos bien estructurados orientados a la solución de problemas reales. La evaluación del trabajo en equipo deberá estar determinada por la exposición en clase de los resultados del proyecto, y el sometimiento de éstos al examen y escrutinio tanto del profesor como de los otros equipos.

6 9.- UNIDADES DE APRENDIZAJE Unidad 1: Filosofía de la protección de sistemas eléctricos El profesor explicará con detalle los avances de las protecciones modernas. El profesor dejará bien en claro las propiedades y características en que se fundamenta la protección de los SEP. El profesor expondrá los detalles sobre el estudio de corto circuito y presentara la importancia en la selección de las protecciones. Los alumnos buscarán y analizarán sobre la filosofía que se sigue en la protección de sistemas eléctricos. 5 5 y 7 5 y 7 UNIDAD 2: Características generales de los equipos de protección. El profesor expondrá las cualidades de la protección. Deberá hacer énfasis en las definiciones y conceptos relacionados confiabilidad, selectividad y rapidez. Los alumnos integrados en equipos discutirán los conceptos de la protección. Además, tendrán que llegar a conclusiones correctas. El alumno examinará las cualidades de los dispositivos de protección. 1,3,4,6,7 1,3,4,6,7 1,3,4,6,7

7 UNIDAD 3: Equipo de control El profesor describirá el funcionamiento de relevadores analógico. Y obtendrá modelos del relevador y deducirá sus algoritmos. El profesor describirá el funcionamiento de relevadores de una sola magnitud y dos magnitudes. Y analizara sus diferentes aplicaciones. El profesor interpretara la importancia del los relevadores de tiempo inverso en la protección de sobre corriente. El profesor explicara los principios de funcionamiento de relevadores estáticos. El alumno analizara los diferentes tipos de funcionamiento de los relevadores e interpretara las ventajes de unos y otros. UNIDAD 4: Instrumentos de control y medición El profesor describirá el funcionamiento del TP electromagnético, TPC capacitivo y TC corriente. Y obtendrá el circuito equivalente y deducirá el diagr. vectorial. El alumno interpretara el comportamiento del transformador cuando se carga con los dispositivos de protección y medición. El profesor expondrá el modelo matemático del transformador ante diferentes condiciones de carga. El alumno examinara los errores de relación de transformación de magnitud y fase. Los alumnos integrados en equipos resolverán casos de estudio formulados por el profesor. Además, demostrara en el laboratorio el comportamiento de los transformadores de instrumento.

8 UNIDAD 5: Equipo de interrupción del fenómeno de interrupción, y desarrollará los modelos del interruptor y la obtención de formulación matemática del mismo. 2, 3 y 4 El profesor describirá y analizara diferentes tipos de cámaras de extinción y mecanismos de apertura del interruptor. 2,3 y 4 Los alumnos integrados en equipos realizarán una investigación sobre información de los interruptores de potencia más usados actualmente. 2, 3 y 4 UNIDAD 6: Protección líneas de cualitativa de la protección de distancia, y desarrollará la formulación matemática del mismo. cualitativa de Sistemas de protección piloto, y desarrollará la formulación matemática del mismo. cualitativa de la Protección de transmisión compleja, y desarrollará la formulación matemática del mismo. cualitativa de la Protección de líneas con compensación serie, y desarrollará la formulación matemática del mismo. En prácticas de laboratorio el profesor ilustrará los fenómenos, la protección de las líneas de transmisión y la localización de la falla. Los alumnos integrados en equipos realizarán una investigación sobre información de protección de líneas de transmisión.

9 UNIDAD 7: Protección de aparatos cualitativa de la protección de generadores, y presentar los diferentes esquemas protección del mismo. cualitativa de la protección de transformadores y reactores, y presentar los diferentes esquemas protección de los mismos. cualitativa de los diferentes tipos de protección de motores, y representara los diferentes esquemas protección del mismo. cualitativa de los diferentes tipos de Protección de buses, y representara los diferentes esquemas protección del mismo. 1, 3,4, 5 y 11 1, 3,4, 5 y 11 3,9,15 1,3,8,11y14 Los alumnos integrados en equipos realizarán una investigación sobre información de las protecciones de equipos de potencia y obtendrá sus propias conclusiones en cuanto la importancia de la protección de ellos. 3,4,8,9,10y FUENTES DE INFORMACIÓN Bibliografía y Software de apoyo. Se enumerarán la bibliografía y el software de apoyo recomendado, además de las fuentes de información de distinta índole (hemerográficas, videográficas, electrónicas, etc.). 1. Mason, e. r. the art and science of protective relaying, john wilwy and sons. 2. Ravindranath, d. y m. chandler: Protección de sistemas de potencia e interruptores. Limusa. 3. Areval Libro Azul, Network Protection and Automation Guide. 4. J. Lewis Blackburn, Protective Relaying. Principle and Applications, Marcel Dekker Inc. 5. Westinghouse electric corp: applied protective relaying Warrington a. r. protective relays: their theory and practice, vol. 1 chapman and hall. 7. Warrington a. r. protective relays: their theory and practice, vol. 2 chapman and hall. 8. Paul M. Anderson, Power System Protection. IEEE Press Series. 9. Horowztz, s.h., Protective relaying for power systems, IEEE Press Series.

10 10. Altiuve, H., Estado actual y tendencias de desarrollo de la protección de los sistemas eléctricos de potencia. Monografía. Monterrey, N.L., Protección de sistemas eléctricos de potencia. cenace - área norte - c. f. e. 12. Reporte interno I I E. Estudio del estado del arte en fusibles. 13. Enriquez Harper G. Fundamentos de la protección de sistemas eléctricos por relevadores, Limusa. 14. Overcurrent Protection Apparatus, McGraw Hill Edison Power System Division 15. Distribution Protection And Apparatus Coordination, McGraw Power System Division 11. PRÁCTICAS