ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA A P U N T E S DE CLASES LMV N3 Y MARTES N4

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1 PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA A P U N T E S DE CLASES LMV N Y MARTES N4

2 PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS 1.- GENERALIDADES SOBRE SISTEMAS DE POTENCIA.- PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA.- TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Y DE POTENCIAL 4.- CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE RELEVADORES UTILIZADOS EN PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE POTENCIA 5.- PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LOS RELEVADORES DE PROTECCIÓN 6.- PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL 7.- PROTECCIÓN DE TRANSFORMADORES DE POTENCIA 8.- PROTECCIÓN DE LÍNEAS DE TRANSMISIÓN. 9.- PROTECCIÓN DE BARRAS COLECTORAS 10.- PROTECCIÓN DE GENERADORES.

3 I GENERALIDADES SOBRE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA En un dagrama básco se representan cada uno de los elementos que ntegran un sstema de potenca con el fn de defnr la funcón de cada uno de ellos, sn embargo debe tenerse en cuenta que el sstema tene conectados generadores en dferentes puntos del sstema con sus respectvos transformadores elevadores, tambén tene muchas subestacones reductoras que van nstaladas cerca de los dferentes centros de consumo y además una sere de líneas de transmsón que nterconectan todo el sstema. SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA Elementos que ntegran el sstema eléctrco de potenca: 1.- Generador.- Transformador Elevador.- Barras Colectoras 4.- Líneas de Transmsón 5.- Transformador Reductor 6.- Almentadores Planta Generadora kv 1.8 kv 1 G 400 kv 0 kv 85 kv 4, h, 60Hz Almentadores kv,, h S.E. Elevadora Banco de terra conexón zg-zag S.E. Reductora 0 / V, 4h Dagrama elemental de un sstema eléctrco de potenca.

4 Sstema de Potenca: Srve para generar, transformar, transmtr y dstrbur la energía eléctrca. Generador: Transforma la energía mecánca en energía eléctrca para almentar al sstema. Transformador Elevador: Su funcón es elevar la tensón de generacón a una tensón de transmsón para obtener los benefcos en la línea de transmsón, las cuales son: a) Para una potenca dada, al elevarse la tensón se reduce la magntud de la corrente ( ) de la carga y debdo a esto se reducen las pérddas por efecto Joule en la Línea de Transmsón las cuales son proporconales a J = R [W] b) Al reducrse la magntud de la corrente ( ), se reduce tambén el calbre de los conductores. c) Al reducrse las pérddas por efecto Joule en la Línea de Transmsón (L.T.) se mejora la regulacón la tensón de la línea. d) La capacdad de transmsón de potenca de la línea aumenta debdo a que es drectamente proporconal al cuadrado del tensón. V P. transmtda en L.T. = sen δ X S la potenca máxma se presenta cuando el ángulo es de 90 : P. max. = X V 4

5 Barras Colectoras: Su funcón es nterconectar todos los elementos del sstema de potenca. Línea de Transmsón: Tene como funcón transportar la energía eléctrca de las plantas generadoras a los centros de consumo y srven tambén para nterconectar al sstema. Subestacón Reductora: Su funcón es reducr la tensón de transmsón a una tensón de utlzacón y se encuentra localzada cerca o dentro de los centros de consumo. Almentador: Su funcón es transportar la energía eléctrca de la Subestacón Reductora al consumdor o clente. S el clente es de tpo ndustral o comercal se almenta drectamente a su subestacón para reducr la tensón de acuerdo a sus necesdades. S el clente o consumdor es tpo resdencal se utlzan transformadores de dstrbucón para reducr la tensón a 0/ V. 5

6 II PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA PROTECCIÓN CON RELEVADORES Es una de las dversas característcas del dseño de un Sstema Eléctrco de Potenca (SEP), relaconado con la dsmnucón al daño del equpo y las nterrupcones al servco cuando ocurren fallas eléctrcas. Fallas Eléctrcas Estas pueden ser, fundamentalmente: CORTOCIRCUITO Monofásco: T Bfásco: ó T Trfásco: ó T Cortocrcuto balanceado SOBRETENSIÓN BAJO TENSIÓN SOBREFRECUENCIA BAJA FRECUENCIA PERDIDA DE SINCRONISMO EN GENERADORES A B 1 T T T C T Fallas Eléctrcas 6

7 18 cclos (0.seg) de coordnacón Instantáneo 0 a 50 mlsegundos (0.005 seg) + a 7 cclos del Interruptor 7

8 No. 1 1 ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS Defncón y Funcón Sobre-velocdad. Es generalmente un swtch de velocdad conectado drectamente y que funcona al sobrepasar de un valor determnado la velocdad de una máquna. Velocdad sncrónca. Tal como un swtch centrífugo de velocdad, un relé de voltaje, un relé de baja corrente o cualquer tpo de dspostvo, opera aproxmadamente a la velocdad sncrónca de la máquna. 14 Baja velocdad. Funcona cuando la velocdad de una máquna cae por debajo de un valor predetermnado. 15 Dspostvo que empareja la velocdad o frecuenca. Iguala y mantene la velocdad o la frecuenca de una máquna o de un sstema gual o aproxmadamente gual al de la otra máquna, fuente o sstema. 1 Relé de Dstanca. Funcona cuando la admtanca, mpedanca o reactanca de un crcuto, aumenta o dsmnuye más allá de los lmtes predetermnados. Control de Temperatura. Funcona al elevar o bajar la temperatura de una máquna u otro aparato, cuando excede o baja un valor predetermnado. 5 Sncronsmo. Opera cuando dos crcutos están dentro de límtes deseados de frecuenca, ángulo de fase o voltaje para permtr o hacer el emparalelamento de esos dos crcutos. 7 Relé de Bajo Voltaje. Funcona a un certo valor de bajo voltaje. Relé Drecconal de Potenca. Funcona en valor deseado de flujo de potenca en una dreccón dada o por que se nverte la potenca como resultado de nvertr el ánodo- cátodo de un rectfcador de potenca. 7 Relé de Baja-corrente o Baja-potenca. Dspostvo que funcona cuando la corrente o flujo de potenca dsmnuye a menos de un valor predetermnado. 40 Relé de Campo. Opera a un dado o bajo valor anormal o pérdda de la corrente de campo de una máquna o a un excesvo valor del componente reactvo de la corrente de armadura en máqunas de C.A, que ndcan la exctacón anormal baja del campo. 46 Relé de Corrente. nversón de fase, o balance de fase. Funcona cuando las correntes polfáscas son de secuenca nversa de fase, o cuando las correntes se desbalancean o contenen componentes de secuenca de fase negatva, sobre una cantdad dada. Relé térmco de máquna o transformador. Funcona cuando la temperatura de armadura de una máquna de C.A u otra carga que tene 49 devanado o elemento de máquna de C.D., convertdor o rectfcador de potenca (ncluyendo un transformador rectfcador de potenca) excede a un valor predetermnado. 50 Relé de sobrecorrente nstantáneo. Funcona nstantáneamente a un excesvo valor de corrente ó a una excesva relacón de aumento de corrente, de este modo ndcando una falla en el aparato o crcuto que protege. 51 Relé de sobrecorrente de tempo C.A.- Es un dspostvo con una característca de tempo defnda o nversa que funcona cuando la corrente en un crcuto excede de un valor predetermnado. 5 Interruptor C.A.- Dspostvo que se usa para cerrar e nterrumpr un crcuto de potencas bajo condcones normales o para nterrumpr este crcuto bajo condcones de falla o de emergenca. 5 Relé exctador ó generador C.D.- Dspostvo que forza la exctacón del campo de la máquna de C.D. reforzándola durante el encenddo o que funcona cuando el voltaje de la máquna ha alcanzado un valor dado. 54 Interruptor de Alta Velocdad. Es un nterruptor que funcona para reducr la corrente al nco en el crcuto prncpal en O.O1 segundos o menos, después de ocurrr la sobrecorrente C.D. ó relacón excesva de alza de corrente. 55 Relé de Factor de Potenca. Opera cuando el factor de potenca en un crcuto de C.A. aumenta ó dsmnuye más de un valor predetermnado. 56 Relé de Aplcacón de Campo. Es un dspostvo que controla automátcamente la aplcacón de la exctacón del campo a un motor de C.A. a un punto predetermnado en el lapso de cclo. 59 Relé de Sobrevoltaje. Es un dspostvo que funcona a un certo valor dado de sobrevoltaje. 60 Relé de Balance de Voltaje. Dspostvo el cual opera a una dferenca dada en voltaje entre dos crcutos. 61 Relé de Balance de Corrente. Dspostvo que opera a una dferenca dada de entrada o salda de corrente de dos crcutos. Relé de Retardo de tempo de parar o abrr. Es un dspostvo retardador de tempo que srve en conjuncón con el aparato que nca la 6 operacón del cerre, paro o apertura en una secuenca automátca. Relé de presón, flujo o nvel de gas ó líqudo. Es un aparato que opera en un dado valor de presón flujo o nvel de gas ó líqudo o a una 6 relacón dada de cambo de estos valores. Relé Protector de Terra. Funcona en fallas del aslamento de una máquna, transformador o de otro aparato que tenga conexón a terra. NOTA: esta funcón es asgnada solamente a un relé que detecta el flujo de corrente de la armazón de una máquna o cuberta, estructura o 64 una peza de un aparato a terra en un crcuto o devanado normalmente no conectado a terra. No se aplca a un dspostvo conectado en el crcuto secundaro o neutro secundaro de un transformador de corrente o transformadores de corrente, conectados en el crcuto de potenca de un sstema normalmente aterrzado. 67 Relé Drecconal de sobrecorrente C.A. Funcona a un deseado valor de sobrecorrente fluyendo en una dreccón predetermnada. 7 Interruptor C.D. Se usa para cerrar e nterrumpr un crcuto de potenca bajo condcones normales o para nterrumpr este crcuto bajo condcones de falla, emergenca o pelgro. 74 Relé de Alarma. Este dspostvo es dferente al relé anuncador (con No. 0), y que se usa para operar en conexón con una alarma vsual o audtva. 76 Relé de sobrecorrente C.D. Aparato el cual funcona cuando la corrente excede a un valor dado. 78 Relé meddor de Ángulo de Fase o de Desbalance. Es un dspostvo que funcona a un valor predetermnado de ángulo entre dos voltajes, dos correntes o entre voltaje y corrente. 79 Relevador de Re cerre. Este realza el Cerre automátca después de una falla y normalmente opera hasta 4 veces y re cerra hasta veces Relé de Frecuenca. Dspostvo que funcona a un predetermnado valor de frecuenca ya sea por arrba o por abajo o a la frecuenca normal del sstema o relacón de cambo de frecuenca. Mecansmo de Operacón. Es el mecansmo eléctrco completo o servomecansmo, ncluyendo el motor de operacón, solenodes., poscón de los swtches. etc. para un cambo dsponble. Regulador de nduccón, o cualquer peza de aparato que no tenga número de funcón de aparato. Relé receptor de mensaje o de conductor-ploto. Aparato el cual es operado o controlado por una señal usada en conexón con la corrente mensajera o conductor ploto C.D. en una falla de relevamento drecconal. Relé de cerre Forzado. Dspostvo operado eléctrcamente que se reajusta manual o eléctrcamente que funcona para suspender el funconamento de un equpo y mantenerlo así al presentarse condcones anormales. Relé de Proteccón dferencal. Dspostvo el cual funcona a un porcentaje, ángulo de fase u otra dferenca cuanttatva de dos correntes o algunas otras cantdades eléctrcas. Dspostvo Regulador. Funcona para regular una cantdad, o cantdades, tales como: voltaje, corrente, potenca, velocdad, frecuenca, temperatura y carga a un certo valor o valores entre certos límtes para máqunas, líneas enlazadas u otros aparatos. Reté Drecconal de Voltaje. Dspostvo el cual opera cuando el voltaje a través de un nterruptor aberto o contactor excede en un valor dado en una dreccón dada. Relé Drecconal de Voltaje y Potenca. Aparato que permte o causa la conexón de dos crcutos cuando la dferenca de voltaje entre ellos excede a un valor dado en una dreccón predetermnada y causa que estos dos crcutos se desconecten el uno del otro cuando el flujo de potenca entre ellos exceda a un valor dado en la dreccón opuesta. 8

9 Dentro de límtes económcos, un SEP debe dseñarse de tal manera que pueda estar adecuadamente protegdo. La funcón de la proteccón es orgnar el retro rápdo del servco (dejar fuera de servco) de cualquer elemento de un SEP cuando éste sufre un cortocrcuto o empeza a funconar en forma anormal orgnando daño o nterfrendo con el funconamento efcaz del resto del sstema. 87 L 87 L Los relevadores actúan sobre nterruptores, los cuales son los que desconectan el elemento defectuoso cuando recben la señal de dsparo de dchos relevadores, los nterruptores están localzados de tal manera que cada uno de los elementos del sstema pueden desconectarse por completo del resto del sstema ( 87= relevador dferencal) Los nterruptores deben tener la capacdad sufcente para que puedan conducr momentáneamente e nterrumpr la máxma corrente de cortocrcuto que pueda flur a través de ellos. G T A1 A A 87 T 50/ 51 50N/ 51N Los elementos del sstema de potenca generalmente tenen dos equpos de proteccón: 1.- PROTECCIÓN PRIMARIA (P.P.) La proteccón prmara es la que debe operar sempre que ocurra una falla en el crcuto que está protegendo. Tempo de operacón: se utlzan relevadores de alta velocdad (1/ cclos) En el sstema de 60 hertz (60 cclos por segundo), se tene: 60 cclos = 1000 ms(mlsegundos) 6 cclos = 100 ms cclos = 50 ms 1 cclo = 16.6 ms Los nterruptores de 400kV abren en cclos 9

10 Traslape de Proteccones Las proteccones prmaras deben conectarse de manera que queden traslapadas. SE " A " SE " B " SE " C " L1 L 87L 1 87L 1 87L 87L 87B La proteccón prmara de Barras de la subestacón B ( 87B ), está traslapada con la proteccón prmara de la línea 1 ( 87L1) y tambén con la proteccón prmara de la línea ( 87L).- PROTECCIÓN DE RESPALDO (P. R.) Debe operar úncamente s la proteccón prmara falla o se encuentra fuera de servco por mantenmento. Se utlzan relevadores con retardo ntenconado en la operacón, con el fn de poder coordnar la operacón de los nterruptores relaconados con la falla. SE " A " SE " B " SE " C " L1 L 67 67N PR PR 67 67N PR 67 67N 67 67N PR 87L 1 87L 1 87L 87L PP PP PP - Proteccón Prmara, PR Proteccón de respaldo S la proteccón prmara de la lnea no opera, deben operar las de proteccones de respaldo 67L en la subestacón B y C y abrr los nterruptores en dchas subestacones. 10

11 CRITERIOS DE DISEÑO PARA LA PROTECCIÓN CON RELEVADORES Son cnco los crteros que se aplcan en el dseño de la proteccón: 1.- CONFIABILIDAD Habldad de la proteccón o conjunto de proteccones para operar correctamente cuando se requere evtando operacones ncorrectas o ndebdas..- VELOCIDAD Debe lbrar la falla en el tempo mínmo requerdo procurando el menor daño al equpo..- SELECTIVIDAD Lograr máxma contnudad con la mínma desconexón de crcutos. 4.- SIMPLICIDAD complcado. Utlzar el mínmo equpo y el mínmo alambrado procurando tener un esquema no 5.- ECONOMÍA Procurar la máxma proteccón al mínmo costo mantenendo la confabldad del equpo. 11

12 Componentes de un relevador RELEVADORES En su forma más senclla un relevador se puede representar por una bobna y un contacto; la bobna recbe la señal de corrente o de potencal del sstema de potenca y el contacto en caso de falla, envara la señal de dsparo al nterruptor correspondente. RELEVADOR Bobna Contacto Un relevador puede tener uno o varos contactos a y uno o varos contactos b. Bobna del relevador y sus contactos a b Contacto "a" ó contacto N.A. Contacto "b" ó contacto N.C. Se dce que un relevador opera cuando cerra sus contactos a y/ o abre sus contactos b. 400/5 IC = 400 A No es lo msmo que el relevador esté energzado a que esté operando. R R = 5 A OP = 7 A Relevador energzado con la corrente de carga Corrente mínma de operacón del relevador 1

13 Contactos auxlares a y b de un nterruptor de potenca. Son contactos acoplados al mecansmo de cerre y apertura del nterruptor de potenca y se utlzan en los crcutos de control y señalzacón. Contactos auxlares a.- Se encuentran en la msma poscón que los contactos prncpales del nterruptor, es decr, s el nterruptor está cerrado los contactos auxlares a se encuentran cerrados, y s el nterruptor está aberto los contactos auxlares a están abertos. a / 5 Contactos auxlares b.- Se encuentran en la poscón contrara, es decr, s el nterruptor está cerrado los contactos auxlares b están abertos, s el nterruptor está aberto los contactos auxlares b están cerrados. b / 5 1

14 EQUIPO BASICO PARA PROTEGER CUALQUIER ELEMENTO DEL SIST. DE POT. Un equpo de proteccón está ntegrado por tres elementos prncpales que son: 1.- TRANSFORMADORES DE INSTRUMENTO. 1.a) Transformador de corrente (T.C.) Tene como funcón aslar de la alta tensón y reducr la magntud de la corrente en funcón de su relacón de transformacón (5 A ó 1A). 1.b) Transformador de potencal (T.P.).- RELEVADOR Tene como funcón reducr la magntud del tensón de alta tensón en funcón de su relacón de transformacón a un tensón generalmente de 10 / V. Es el elemento sensor. Es el que detecta la falla y envía señal de dsparo al nterruptor. Se almenta a través de los T. C. y/o T. P..- INTERRUPTOR DE POTENCIA. Tene como funcón lbrar la falla abrendo sus contactos prncpales cuando recbe la señal de dsparo del relevador. Este dagrama muestra los elementos que ntegran el equpo de proteccón. DIAGRAMA QUE MUESTRA COMO SE ALIMENTA EL CARGADOR DE BATERIAS Y EL BANCO DE BATERIAS DE UNA SUBESTACIÓN CONFIGURACIÓN EN ANILLO DE ALIMENTADORES DE kv 14

15 A1, A, A Y A4 son almentadores de kv En esta confguracón se muestran dos transformadores de potenca con sus almentadores conectados en anllo. Los nterruptores de enlace srven para transferr la carga de un transformador a otro cuando uno de ellos queda fuera de servco. En uno de los almentadores se conecta un transformador de servco de estacón medante el cual se almentan las cargas de alumbrado, servcos propos y el servco de control y señalzacón. El funconamento es el sguente: a la salda del transformador de estacón se conecta la bobna del relevador 7 (relevador de baja tensón), el cual se almenta con una tensón nomnal de 17 V y tene una tensón de operacón de 100 V. Es decr, el relevador estará normalmente operado, los contactos a estarán cerrados y el contacto b aberto. 15

16 En la operacón normal del sstema, en donde se dspone de energía del sstema de almentacón, el cargador de batería (rectfcador), almenta tanto al banco de baterías como a los servcos de control y señalzacón ya que su operacón es con CD. En condcones de emergenca, en caso de baja tensón o falta de potencal de la fuente, lo detecta el relevador 7 y cerra su contacto 7/b y abre los contactos 7/a. Con esta operacón ahora el banco de baterías almenta los servcos de control y señalzacón los cuales para CFE se almentan con 50V y para LyF se almentan con 15V. C. D. cuando se restablece la almentacón del cargador de batería, el equpo regresa a sus condcones normales de operacón. Este arreglo de transfereca de C. D. es un arreglo básco con fnes de enseñanza úncamente. 16

17 15 VCD ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS DIAGRAMA DE CONTROL DE UN INTERRUPTOR DE POTENCIA (+) CNC C X X CNC D RP R V X Y BC BD Y aa Y Y a 5 b 5 (-) Donde: CNC Conmutador de control C = Cerre D = Dsparo X Y Relevadores auxlares BC Bobna de cerre BD Bobna de dsparo R Lampara roja (ndca que el nterruptor esta cerrado) V Lampara verde ( ndca que el nterruptor está aberto) aa Contacto auxlar del nterruptor de fn de carrera Funconamento del crcuto de control: Para cerrar el nterruptor: en las subestacones de un sstema de potenca se tenen tableros de control, estos tableros dsponen de un conmutador de control, s se accona este conmutador a la poscón de cerre, se cerrará el contacto CNC/C (cerre) energzándose el relevador auxlar de cerre X y cerrando sus dos contactos respectvos en las sguentes dos ramas del crcuto (los contactos X), quedando enclavado por el relevador de la segunda rama (de zq. a der.). El segundo contacto auxlar X energza la bobna de cerre BC, al termnar el cclo de cerre (se cerraron los contactos a del nterruptor de potenca, quedó cerrado el nterruptor). El contacto auxlar de fn de carrera del nterruptor(aa) cerra solo por un nstante y vuelve a abrr, este nstante es sufcente para energzar la bobna del relevador auxlar Y quedando enclavado cuando cerra su contacto Y normalmente aberto. 17

18 A contnuacón en la prmer rama se abre el contacto auxlar Y, desenergzando la bobna del relevador X, entonces se abren los contactos X, desenergzando tanto al relevador Y como a la bobna de cerre BC. De esta manera queda desenergzado todo el crcuto de cerre. En el nstante en que cerró el nterruptor, tambén cerró el contacto a/5 con el cual se encende la lámpara roja R que ndca que el nterruptor está cerrado y smultáneamente abre el contacto b/5 que apaga la lámpara verde. La corrente que crcula por la lámpara roja(de 1 volts) no es sufcente para energzar la bobna de dsparo BD, para esto se le coloca en sere una resstenca en sere, como se ndca en el dagrama. Para abrr el nterruptor: en el tablero de control se accona el conmutador de control haca la poscón de dsparo, en ese momento se cerra el contacto CNC/D con el cual se energza la bobna de dsparo BD ya que el contacto auxlar a/5 se encontraba cerrado. Para lograr la apertura del nterruptor tambén se hace por medo del contacto del relevador de proteccón RP el cual cerrará en el momento en que se produzca una falla, ya que al cerrar su contacto tambén se energza la bobna de dsparo BD. Cuando se abre el nterruptor de potenca se cerra el contacto auxlar b/5 con lo cual se encende la lámpara verde que ndca que el nterruptor está aberto, smultáneamente se abre el contacto auxlar a/5 con lo que se desenergza la bobna de dsparo y se apaga la lámpara roja. 18

19 III TRANSFORMADORES DE CORRIENTE Y DE POTENCIAL Los transformadores de corrente y los transformadores de potencal son los encargados de almentar a los relevadores, por lo que es mportante analzar su funconamento. TRANSFORMADOR DE CORRIENTE (TC ) Funcón: Reducr la magntud de la corrente en funcón de su relacón de transformacón sn alterar la frecuenca, la forma de onda n el ángulo de fase. Y aslar de la alta tensón para poder almentar a los relevadores en baja tensón y con baja corrente. El aslamento del TC depende de la tensón a la que se conecta. Los bornes de los TC se representan como P 1 P para el devanado prmaro, y como S 1 S para el devanado secundaro. * P1 P * S1 S Símbolo del T. C.: marcas de polardad devanado prmaro Notacón Europea devanado secundaro El devanado prmaro se representa por medo de una línea recta, el devanado secundaro se representa de forma parecda a una M. Marcas de polardad: ndcan los sentdos relatvos de las correntes prmara y secundara durante un medo cclo. 19

20 Interpretacón de las marcas de polardad: Ip Ip Is ó Is S la corrente prmara entra al TC por marca de polardad, la corrente nducda en el secundaro sale por marca de polardad. S la corrente prmara sale del TC por marca de polardad, la corrente nducda en el secundaro entra por marca de polardad. Relacón de transformacón (K TC ): se da en funcón de la corrente nomnal prmara y la corrente nomnal secundara. La corrente nomnal secundara está normalzada a 5 A (1 A en la norma Europea dervado a que los relevadores dgtales no requeren mas). INP ktc donde: k TC = Relacón de transformacón NS I NP = Corrente nomnal del devanado prmaro. NS = Corrente nomnal del devanado secundaro. Ejemplo de relacón de transformacón: 600: 5, 400 : 5 Se tene un transformador de corrente con relacón de 600:5 y la corrente en el devanado prmaro es de 00 Amperes. s crculan en el prmaro I P = 00 A y la relacón es Ktc=600/5 = 10, la corrente secundara es: s = Ip / Ktc=00 / 10 =.5 amp Este es el valor de la corrente que está crculando por el devanado secundaro. 0

21 Ejemplos de cálculo de correntes secundaras y determnacón del sentdo de las msmas: / 5 INP 600 K TC = 10 NS 5 Is k TC I IP S k TC P S A. S la corrente prmara está entrando al devanado prmaro del T.C. por marca de polardad, la corrente nducda en el secundaro debe estar salendo del devanado por marca de polardad. 400 / 5 00 INP 400 K TC = 80 NS 5 k TC I P S Is IP S k TC A.75 Dadas las relacones de los T:C: y la magntud y el sentdo de la corrente prmara, determnar las magntudes y sentdos de las correnetes secundaras y la corrente en le relevador dferencal. 1

22 800 / / A d k TC I NP NS k TC I NP NS d S1 k - TC S I P S S1 I k P TC d A A 160 k TC I P S S I k P TC A A 50 : 5 00 : 5 4 A. A d k k TC TC I I NP NS P S S1 I k P TC 00 4 A 50 4 A. A k k TC TC I NP NS 5 I P S S I k P TC 00. A 60

23 RELACIONES DE TRANSFORMACIÓN NORMALIZADAS PARA T. C. RELACIONES DE TRANSFORMACIÓN 150: 5 00: 5 50: 5 00: 5 400: 5 500: 5 600: 5 800: : 5 100: 5 5:5 10: 5 15: 5 0: 5 5: 5 0: 5 40: 5 50: 5 75: 5 100: : : 5 000: 5 000: : : : : : 5 CONEXIONES DE TRANSFORMADORES DE CORRIENTE En los sstemas de potenca trfáscos se conectan los prmaros de los TC en sere con el crcuto de AT y los devanados secundaros se conectan generalmente en estrella (Y) para poder sumnstrar a los relevadores las correntes de fase a, b, c y 0. En algunos casos es necesaro conectarles en delta () como en el caso de proteccones dferencales de transformador, s el devanado del transformador de potenca esta en los TC se conectan en Y y s el devanado del transformador está conectado en Y los TC se conectan en con el fn de compensar el desfasamento angular. Conexón de TC en Estrella

24 Conexón de TC en Delta 0 Adelantado En una falla monofásca la 0 es una sola en el secundaro y crcula dentro de la delta. Por regulardad se aterrza la conexón de los relevadores para estar al msmo potencal. 4

25 5 Determnacón de las correntes que crculan por los relevadores 51-1, 51- y 51- Los fasores de las correntes secundaras, consderando una magntud k y un sstema trfásco balanceado son: j 1 - k 10 k j 1 - k -10 k 40 k j 0 k 1 0 k 0 c 0 0 b 0 a La magntud de la corrente que entra o crcula por el relevador 51-1 es: 0 b a b a b a k tg tg tg tg k 4 1 k k k - j k j 1 j0 1 k - La magntud de la corrente que entra o crcula por el relevador 51- es: k tg 0 tg k 0 k ) k (-j j 1 j 1 - k c b c b c b c b c b

26 La magntud de la corrente que entra o crcula por el relevador 51- es: 51- c c c a a a c k - k - k a 1 j j - 1 j0 k k tg c - a -1 tg -1 tg 0 k - 0 (ercuadrante) -1 - tg -1 1 k Conexón de TC en Delta 0 Atrasado Ia c a I 51-1 = k -0 I 51- = k -150 Ib I 51- = k 90 a b Ic b c a - c b - a c - b 51-6

27 7

28 CLASIFICACION DE LOS TC Los TC por su utlzacón. 1.-T. C. PARA MEDICIÓN: Se saturan con veces su corrente nomnal..-t. C. PARA PROTECCIÓN: Se saturan con 0 veces su corrente nomnal. Cuando hay fallas la I N se ncrementa a varas veces por eso los TC de proteccón se saturan con 0 veces la I N y pueda actuar la proteccón. Los TC de medcón se deben saturara con baja corrente para que en caso de falla la corrente de cortocrcuto no llegue a los nstrumentos de medcón. La característca de saturacón depende del materal del núcleo. Los TC por su construccón. 1.- TIPO DEVANADO: Es una undad ndependente. Su error es de 5% ó menor * P1 P porcelana (depende de la tensón de operacón) devanado prmaro devanado secundaro * S1 S pedestal de concreto En un dagrama eléctrco se representa de la sguente forma:: 8

29 P1 P P P1 5 S1 S S S4 S6 S5 S4 S S S1 la polardad va alejada del nterruptor.- TIPO BOQUILLA (BUSHING): En este caso los devanados prmaros de estos T. C son las msmas termnales del transformador de potenca o del nterruptor de potenca. Se acepta un error de hasta 10% en este tpo de T. C. Bushng (porcelana) Detalle no. 1 1x1 1x 1x 1x4 1x5 x1 x x x4 x5 5x1 5x 5x 5x4 5x5 Tabllla de conexones (se encuentra en el gabnete) Interruptor de potenca ó Transformador de potenca x1 x x x4 x5 4x1 4x 4x 4x4 4x5 6x1 6x 6x 6x4 6x5 Tabllla de conexones (se encuentra en el gabnete) el prmaro es la termnal de AT que equvale a una vuelta que atravesa el núcleo Se está consderando un TC con relacón múltple (5 relacones). 9

30 X4 X X5 X1 X Núcleo del TC. Detalle no. 1 En un dagrama eléctrco se representa de la sguente forma: 5 la polardad va alejada del nterruptor Ejemplo de análss de un TC de relacón múltple: En el devanado de Baja Tensón, la termnal de índce menor será el de polardad. Relacón de vueltas: Np Ns

31 Se sabe que: Para un TP: Vp Np Vp Vs Vs Ns Np Ns Para un TC: NpIp Nss Ip s Ns Np Por lo tanto, para el T. C. de relacón múltple mostrado en la fgura anteror y consderando el devanado secundaro completo (termnales X1 y X5): KTC Ip s Ns Np : 5 A Ahora, s se toman las termnales X 4 y X 5 se tene: I p = s k TC = (5) (80) = 400 A k TC (X 4 X 5 ) = 400:5 A Ahora, s se toman las termnales X y X 4 se tene: I p = s k TC = (5) (100) = 500 A k TC (X X 4 ) = 500:5 A 1

32 Ejemplo de conexón en estrella para TC TIPO BUSHING usando la relacón 400:5 El dagrama sera: Se toma X 4 y X 5 porque es donde tenemos la relacón de 400:5 Conexones en el tablero:

33 BT = Barra de conexón a terra (solera de cobre) Conexón de los secundaros de TC tpo devanado en estrella: FASE A FASE B FASE C

34 * S1 S * S1 S * S1 S S1 S S1 S S1 S cuchllas de prueba C-0 N B R V N OTA: Los devanados secundaros de los TC nunca deben permanecer abertos, los secundaros que no se utlcen deben dejarse en cortocrcuto. Ip p es S se deja aberto el secundaro, solo actúa el flujo prmaro(p), no hay un flujo secundaro que se oponga o contrarreste al flujo prmaro y por lo tanto la tensón nducdo en el devanado secundaro será alto y pelgroso. CLASIFICACION DE TC PARA PROTECCIÓN 4

35 Los TC para proteccón se clasfcan medante dos símbolos: una letra y la tensón de clase, los cuales defnen las característcas del TC. Las letras de desgnacón pueden ser C ó T : La letra C ndca que la relacón de transformacón puede ser calculada. La letra T ndca que la relacón debe ser determnada medante pruebas. La clasfcacón C cubre los TC tpo dona o boqulla con el devanado secundaro unformemente dstrbudo o cualquer otro transformador en el cual el flujo de dspersón en el núcleo tene un efecto desprecable sobre el error de relacón, dentro de los límtes de corrente y carga establecdos por la Norma. Los clasfcados T cubren la mayoría de los TC tpo devanado y cualquer otro transformador en los cuales el flujo de dspersón afecta la relacón de transformacón en forma aprecable. Tensón de clase La tensón en las termnales del secundaro o la tensón de clase es la tensón que el transformador entregara a una carga normalzada con 0 veces la corrente nomnal secundara sn exceder el 10% de error de relacón. Clasfcacón de la precsón CLASIFICACIÓN DE TC DE PROTECCIÓN Tensón secundaro (V) Carga normalzada () C10 C0 C50 C100 C00 C400 C800 T10 T0 T50 T100 T00 T400 T B 0.1 B 0. B 0.5 B 1.0 B.0 B 4.0 B 8.0 La carga normalzada es la carga máxma que soporta el TC sn rebasar el % de error admsble. Entonces el problema de comprar un TC mult-relacon por ejemplo uno de C800 con relacón de 000:5, s selecconamos una de las relacones de 500:5 la tensón secundara de que soportaría antes de saturarse sera de 00V por lo que la clasfcacón en realdad bajaría a ser C00 5

36 Característcas del Burden (carga) Desgnacón B 0.1 B 0. B 0.5 B 1.0 B.0 B 4.0 B8.0 Carga Nomnal VA Característcas de cargas nomnales FP R () L () Z () Z = R + jx L X L = f L Ejemplo: Tenendo un TC C00 S la tensón secundara del TC es: V sec. del TC = Z S Z =.0 = 0 S = 0 x 5 (0 veces la corrente nomnal de 5 amp.) V SEC =Z =.0 x 0 x 5 = 00 V NOTA: El TC tpo boqulla es multrrelacones. El TC tpo devanado tene generalmente una sola relacón. Ejercco: Se tene un TC multrrelacon 600:5, determnar la relacón que se está utlzando cuando se conectan las termnales secundaras X1 X y en otro caso X4 X5. K K TC X1 X TC X4 X : 5 00 : 5 TRANSFORMADORES DE POTENCIAL (TP) 6

37 Así como es necesaro el uso de TC, tambén es necesaro emplear TP para certos relevadores que operan con magntudes de tensón. El devanado prmaro del TP se conecta a las termnales del crcuto donde el tensón va a ser meddo y el devanado secundaro sumnstra una tensón proporconal a la tensón prmaro en funcón de su relacón de transformacón con un ángulo de fase entre ellos cercano a cero. La Norma Naconal defne al TP como el transformador dseñado para sumnstrar la tensón adecuada a los nstrumentos de medcón y/o aparatos de proteccón, en el cual la tensón secundara en las condcones normales de uso es proporconal a la tensón prmara desfasada respecto a ella un ángulo cercano a cero. Relacón de transformacón: Está en funcón del tensón nomnal prmaro y el tensón nomnal secundaro, este últmo es normalmente de 10/ V para proteccón y 00/ V para medcón. Relacón de transformacón: K TP V V NP NS ó a V V NP NS En el arreglo de doble barra con amarre utlzado para 0 kv, 115KV, 85 kv, 4.5KV, 1.8KV, etc., normalmente se utlza un juego de TP por barra. TP Barra 1 Barra TP C-1 C- C- C-4 Aquí se muestra este tpo de arreglo, donde el crcuto no. 1 está conectado a la barra 1, el crcuto no. está a la barra, el crcuto no. está a la barra 1 y el crcuto no. 4 está a la barra, esto en condcones normales de operacón. Lo recomendable es usa un juego de TP por crcuto. Conexón en Estrella de T. P. El devanado prmaro se conecta en estrella para poder tener tensón de fase a neutro y de esta manera en el secundaro se puedan reflejar la tensón de secuenca cero. 7

38 Cada TP tene devanados secundaros: 1º.- Para proteccón.- Para medcón.- Para proteccón de fallas a terra con Vo. Conexón de los devanados secundaros: 8

39 T-I T-II S1 S S1 S 00 V 00 V 00 V Va Vb Prmer secundaro: Secundaro en estrella para polarzar las bobnas de potencal de los nstrumentos de medcón. Vs = 00 / Volts T-III S1 S 115 V Vc Vn T-I T-II S S4 S S4 10 V 10 V 10 V Va Vb Segundo secundaro: Secundaro en estrella para polarzar las bobnas de potencal de los relevadores de proteccón. Vs = 10 / Volts T-III S S4 69 V Vc Vn 9

40 Tercer secundaro: Conexón en Delta quebrada o Delta rota. Secundaro en delta quebrada para polarzar las bobnas de potencal de los relevadores que detectan fallas a terra con Vo. Clases de Precsón Las clases de precsón normalzadas para TP son: 0., 0.6 y 1. La desgnacón corresponde al máxmo error admsble expresado en % que el transformador puede ntroducr en la medcón de potencal operando con su tensón nomnal prmara y a su frecuenca nomnal. La clase de precsón especfcada debe asocarse con una o varas cargas nomnales de precsón. Cargas nomnales de precsón para TP Carga nomnal de precsón VA Desgnacón equvalente W X Y Z ZZ FP Secundaro 115 V Característcas de la carga Secundaro 69 V R () X () I (A) R () X () I (A) NOTA: En un TP el dato de placa puede decr: Precsón: 0.6Y, 1.Z Ejemplo: S se tene por ejemplo un TP con una precsón 0.6Y, 1.Z sgnfca que para una carga Y tendrá un error de relacón y ángulo no mayor de 0.6 %, y s la carga es Z su error será de 1. %. 40

41 IV CONSIDERACIONES GENERALES SOBRE RELEVADORES UTILIZADOS EN PROTECCIONES DE SISTEMAS DE POTENCIA A contnuacón se muestra un lsta de números normalzados que corresponden a relevadores y equpo relaconados con los esquemas de proteccón, se hará mencón de algunos de ellos, en forma breve, con el fn de r conocendo sus funcones y la forma en que se conectan. En capítulos posterores se hablará mas específcamente sobre los mas mportantes. NUMEROS NORMALIZADOS USADOS EN DIAGRAMAS ELÉCTRICOS Relevador de retardo de arranque o de cerre 1 Relevador de dstanca 5 Verfcador de sncronsmo 7 Relevador de baja tensón Relevador drecconal de potenca 40 Relevador de campo 4 Dspostvo manual de transferenca 47 Relevador de tensón de secuenca de fases 49 Relevador térmco de máquna 50 Relevador nstantáneo de sobrecorrente 51 Relevador de sobrecorrente con retardo en la operacón 5 Interruptor de potenca 59 Relevador de sobre tensón 6 Relevador de retardo de paro o apertura 6 Relevador que opera con presón de líqudo o de gas 67 Relevador drecconal de sobrecorrente 68 Relevador de bloqueo 74 Relevador de alarma 79 Relevador de recerre 81 Relevador de frecuenca 86 Relevador de bloqueo sostendo (operado en forma permanente) 87 Relevador de proteccón dferencal 89 Cuchlla desconectadora acconada eléctrcamente Relevador de retardo de arranque o de cerre 6 Relevador de retardo de paro o de apertura El y el 6 son temporzadores, antguamente se utlzaban mecansmos de relojería para dar un certo retardo en la operacón de algunos relevadores. Actualmente se utlzan undades en estado sóldo. 7 Relevador de bajo tensón 59 Relevador de sobre tensón El 7 es un relevador de baja la tensón y el 59 es un relevador de sobre tensón. El 7 se usa para envar señales de alarma de baja tensón. Conexón del relevador de baja tensón (7) 41

42 Barra de A.T. Barra de A.T ESTA INFORMACION ES SOLO CON FINES EDUCATIVOS B C Cuadro de alarma 7 69 b ( + ) 15 VCD de este valor. V nomnal = 69 V V operacón = 90% Vn = 6.1 V debe envar la alarma cuando la tensón sea menor Conexón del relevador de sobre tensón (59) El 59 se usa para envar señales de alarma de sobre tensón. A B C Cuadro de alarma V a ( + ) 15 VCD ( - ) V nomnal = 69 V V operacón = 110% Vn = 75.9 V debe operar y envar señal de alarma cuando la tensón sea mayor de este valor. 4

43 50 Relevador de sobrecorrente nstantáneo 51 Relevador de sobrecorrente con retardo en la operacón Almentador Restaurador Fusble 50 op = 80 A top = a 6 t1 51-1, op = 6.0 A top = ajustable seg Detectan úncamente la magntud de la corrente. Se utlzan en crcutos radales, la potenca se transmte en un solo sentdo, no hay regreso. F IF IF1 F1 Los relevadores 50 y 51 operan 50 Los relevadores 50 y 51 operan 51 No detectan el sentdo en que fluye la potenca Estos relevadores operan con falla adelante o atrás de los puntos en que están nstalados porque úncamente son sensbles a la magntud; por lo que es convenente utlzarlos úncamente en crcutos radales. 4

44 67 Relevador drecconal de sobrecorrente Para proteccón de sobrecorrente drecconal de líneas se utlza la conexón de 90 S el relevador 67 está recbendo la corrente a, se le debe sumnstrar a su bobna de potencal la tensón que se encuentra a 90 de dcha corrente, es decr, Vbc 44

45 a f Par negatvo Par de operacón Vbc Dagrama fasoral que ndca la tensón y la corrente que almentan al relevador 67 Relevador drecconal de potenca Im en condcón de motorzacón A B C Ig en condcones normales G 5 BC + + Va TP BP Vb Vc n n Este relevador utlza la conexón 0 y se usa para proteger al generador contra la motorzacón. 45

46 BC Bobna de corrente BP Bobna de potencal Vab g 0 m Par de restrccón Par de operacón S el relevador está recbendo la corrente de la fase A(a), la bobna de potencal debe conectarse al tensón Vab que se encuentra a 0 de dcha corrente y este ángulo es el que debe ver el relevador en el momento de la motorzacón del generador, para que opere correctamente 87 Relevador de proteccón dferencal 46

47 I1 I 87 I In = 0 Para que el relevador no opere se debe de cumplr la condcón de que la corrente en el punto neutro sea cero, esto es en condcones normales. En condcones de falla esta condcón no se cumple y el relevador detecta dferenca de correntes y operara. Proteccón dferencal de barras A contnuacón se muestra el dagrama de conexones para la proteccón dferencal de barras, este dagrama muestra las condcones normales de operacón (no hay falla). En donde a los crcutos no. 1 y no. se les almenta con una corrente de 600 A respectvamente, el crcuto no. almenta una carga con 400 A y el crcuto no. 4 con 800 A. Las relacones de transformacón de los TC deben de ser guales en todos los crcutos, aquí se usan TC relacón 100:5 En base a esta relacón de transformacón se calculan las correntes secundaras en los TC. KTC 1 = ktc = ktc = ktc 4 = 100:5 = 40: A A A 40 47

48 BARRA : C-1.5 C-.5 C C-4. 87B 600 A 600 A 400 A 800 A Condcones normales de operacón Ahora se muestra el dagrama en condcones de falla en la barra, en donde todas las correntes de los crcutos adqueren el msmo sentdo ya que almentaran a la falla en la barra, por lo tanto las correntes secundaras de los TC tambén adqueren un msmo sentdo y hacen que al sumarse el relevador opere pues esta corrente es mayor a la establecda en condcones normales. BARRA F s C-1 C- C- C-4 87B IF IF IF IF s Condcones de falla Proteccón Dferencal del generador 48

49 En el dagrama el crcuto que se protege es una fase del nducdo de un generador. En condcones normales las correntes de los secundaros de los dos TC crculan en el msmo sentdo. No crcula corrente por la bobna de operacón 87G y el relevador no opera. Se utlzan las msmas relacones de transformacón para los dos TC para que las correntes secundaras se comparen adecuadamente. Ib ktc1 I B ktc 1 b b 0 C f 87G ktc 1 = ktc 1 b Ahora en condcones de una falla, las correntes tenen sentdos opuestos y el relevador opera. Se observa que aparece una corrente dferencal f que pasa por el relevador, esta es la suma de las correntes que se nducen en los secundaros. b Ib ktc1 F I B ktc 1 b b 0C f 87G ktc 1 = ktc 1 b b En la práctca, el relevador dferencal lleva además de la bobna de operacón, bobnas de restrccón, de esta manera la magntud de operacón no tene que ajustarse a un valor fjo, sno que es un porcentaje de la corrente total que crcula por las bobnas de restrccón; para que no opere con fallas severas externas y s opere con fallas nternas de baja magntud. A este relevador se le llama relevador dferencal de porcentaje. Proteccón dferencal del transformador El prncpo de operacón de esta proteccón es el msmo que la proteccón 87 del generador, pero las bobnas de restrccón se conectan a través de T. C. auxlares que tenen taps de ajuste los cuales 49

50 srven para compensar la dferenca de correntes nducdas en los secundaros de los TC, ya que en esta proteccón se utlzan dferentes relacones de transformacón porque se tene dferente corrente del lado prmaro con respecto al lado secundaro en el transformador de potenca. Lleva además un fltro de segunda armónca que srve para evtar una operacón ncorrecta cuando se excta el transformador, lo cual se verá mas a fondo en proteccón de transformadores. Ib ktc1 I B ktc 1 s1 s 87T ktc 1 = ktc 1 s1 W1 W s A contnuacón se presenta el dagrama en condcones de falla, donde las correntes nducdas en los TC camban de dreccón (TC ) ya que en el lado prmaro se tene un cambo en el sentdo de la corrente por almentar a la falla. Ib ktc1 F I B ktc 1 s1 s 87T ktc 1 = ktc 1 s1 W1 W s Proteccón dferencal de línea de transmsón. En condcones normales de operacón se tene la msma corrente a través de la línea y tene el msmo sentdo, para esta proteccón se necestan dos relevadores 87L conectados entre s por un hlo ploto que srve como medo de comuncacón, tambén podría ser fbra óptca. 50

51 I1 I1 87L VA HILO PILOTO 87L VB En condcones de falla, las dos termnales de la línea almentan el punto de falla, el sentdo de la corrente de una de las termnales se nverte. Los relevadores detectan la falla y mandan señal de dsparo a los nterruptores. I1 I1 F 87L VA HILO PILOTO 87L VB 1 Relevador de dstanca Generalmente se utlza como proteccón prmara y de respaldo de líneas de transmsón. Se calbra en funcón de la mpedanca de la línea (en base a esta es su ajuste). Esta proteccón recbe señal de corrente y de potencal, como se ve en la fgura. 51

52 sendo Z Vs S 68 Relevador de bloqueo Este es un relevador de bloqueo de dsparo y se conecta en sere con el relevador 1 (Rel. de dstanca). En caso de falla cerra el 68, y en caso de que no sea falla el 68 abre para bloquear la accón del 1. D ( + ) 81 Relevador de frecuenca Se utlza en el esquema de tro de carga por baja frecuenca. El relevador se almenta con tensón, pero es sensble a la frecuenca. Para operacón normal debe haber relacón (equlbro) entre generacón y carga (en kva). kva G = kva CARGA + Pérddas 5

53 S aumenta la carga y no se compensa con una mayor generacón, la frecuenca baja y se puede llegar a la pérdda de sncronsmo de los generadores provocando el colapso de todo el sstema. Las bobnas de los relevadores se conectan a los secundaros de los T. P. Cuando operan, envían señales a un relevador auxlar 86 (Relev, de bloqueo sostendo) y éste es el que envía señal de dsparo a los almentadores. Va Vb Vc 81-1 f op = 59.9 Hz 81- f op = 59.8 Hz 81- f op = 59.7 Hz n Se muestra que cada relevador está ajustado para frecuencas dstntas, así, el prmer relevador que operará será el 81-1 porque cuando la frecuenca baje 0.1 Hz (59.9 Hz) en ese momento este relevador actuará, le sgue así el relevador 81- s es que la frecuenca sgue bajando y llega a 59.8, y s la frecuenca contnua bajando hasta 59.7 Hz entonces operará el 81-. Analzando los contactos de cada uno de los relevadores se observa que por cada relevador que actúa se deja fuera de operacón a dos Almentadores, esto es, se está desconectando carga con la fnaldad de recuperar la frecuenca del sstema. 5

54 Contacto del 81-1 ( + ) ( - ) a través de su auxlar "a" Dsparo ALIM 1 ( + ) Dsparo ALIM Contacto del 81 - ( + ) ( - ) ( + ) a través de su auxlar "a" Dsparo ALIM Dsparo ALIM 4 Contacto del 81 - ( + ) ( - ) ( + ) a través de su auxlar "a" Dsparo ALIM 5 Dsparo ALIM 6 54

55 79 Relevador de recerre Se utlza generalmente en almentadores aéreos. En almentadores subterráneos no hay recerre porque s falla es que falla el aslamento, estas son fallas permanentes y se tene que revsar el almentador y reparar la falla. Los almentadores aéreos s tene recerre, generalmente tenen tres. Cuando hay falla actúa el 51, abre el nterruptor y su contacto auxlar b cerra, entonces actúa el 79 para su recerre que envía señal al nterruptor. (generalmente F 5 ALIMENTADOR D C 50/51 b/5 Recerre en tres tempos 1er. recerre: nstantáneo o. recerre: 15 seg. er. recerre: 45 seg. 50N/51N 79 V PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LOS RELEVADORES DE PROTECCIÓN 55

56 Los relevadores de proteccón para Sstemas Eléctrcos de Potenca están formados por una o más undades de decsón o detectores de falla, además de los crcutos lógcos y undades auxlares que necestan. Debdo a que varos de estos detectores de fallas se usan en dferentes relevadores, recben el nombre de undades báscas, los cuales se clasfcan en tres categorías: 1. Undades electromecáncas. Redes de secuenca. Undades de estado sóldo. 1.- UNIDADES ELECTROMECÁNICAS Se dvden en dos grupos: a).-undades de atraccón electromagnétca. 1.- Undad tpo solenode Esta undad se forma de un materal magnétco en forma clíndrca y en el centro tene una abertura donde está el núcleo, es un vástago que lo detene un resorte por abajo y en la parte de arrba están los contactos. Este vástago se puede ajustar para selecconar la corrente de operacón. Cuando se rebase la corrente mínma de operacón, la fuerza de atraccón será sufcente para que la armadura suba y cerre los contactos. Tempo de operacón: nstantáneo (de a 6 cclos)..- Undad tpo atraccón de armadura Funcona de la sguente manera, s la produce un flujo tal que se produzca un polo norte (N) y un polo (S) se atraerán los contactos vencendo al resorte. 56

57 Núcleo Bobna de sombra Resorte de control Armadura Contactos Estos se almentan con corrente drecta (CD) porque el flujo y por lo tanto la fuerza de atraccón son constantes. En corrente alterna (CA) hay vbracón cuando el flujo pasa por cero, para evtar esto se usan los anllos de sombra (se usan solo cuando se almentan con CA) t t Funconamento en CD Funconamento en CA La bobna de sombra (que está en cortocrcuto) produce tambén un flujo el cual está defasado con respecto al prncpal. Esta bobna hace que cuando el prncpal pase por cero el flujo auxlar evta la vbracón. S se quere que opere con potencal la bobna será con cable fno y muchas vueltas para que se puede generar el flujo. 57

58 S se quere que opere con corrente (a través de TC) la bobna será con cable grueso y pocas vueltas..- Undad Polar Esta undad opera con CD aplcada a una bobna devanada alrededor de una armadura que se encuentra en el centro de una estructura magnétca. Un mán permanente que atravesa la estructura polarza los polos de la armadura. Dos entreherros localzados en la parte posteror de la estructura magnétca se puentean con tornllos magnétcos ajustables para modfcar el flujo magnétco y calbrar el extremo flexble de la armadura. Estas undades son muy sensbles, de alta velocdad y bajo consumo de energía. Flujo modfcado Entreherros Puente rectfcador + - N S N N S S Tornllos de ajuste Núcleo magnétco Imán permanente Armadura flexble Contactos En condcones normales la armadura está equlbrada, en condcones de falla en la armadura se crea un polo norte (N) y polo sur (S) debdo a la corrente de la bobna. La armadura flexble actúa como polo norte y es atraída por el polo sur cerrando los contactos, de esta forma actúa el relevador. b).- Undades de Induccón Electromagnétca Operan en base al prncpo de un motor de nduccón. 1.- Undad de dsco de nduccón. Tene retardo ntenconado en la operacón. 58

59 Dal de tempo Bobna de operacón Bobna de sombra Contactos Espral de control Flecha Dsco de nduccón de metal no magnétco Tap = op = 4.0 A Núcleo magnétco S el dal = 0 está cerrado, y s el dal = 10 es la máxma abertura para el tempo. La bobna de sombra es una pequeña bobna en cortocrcuto. En esta se nduce una tensón pero como está en cortocrcuto produce una corrente que genera un flujo. Para que exsta el par motor se necestan dos flujos varables Par motor = T 1max max sen Por la accón de estos dos flujos se produce un par resultante que hace que gre el dsco y cerre los contactos, sempre y cuando se rebase la corrente mínma de operacón op. Habendo operado el relevador, la espral de control srve para regresar al dsco a su poscón orgnal una vez que ya no hay corrente de operacón. Característca de operacón. 59

60 Mentras la op sea mas grande, el flujo será mayor y los contactos cerraran mas rápdo. Tempo defndo, s la op aumenta el t es constante Tempo nverso, el t vara con respecto a la op Tempo muy nverso Tempo extremadamente nverso Par de operacón = T 60

61 T = k 1 I k donde: k 1 = Constante de conversón I = Corrente de operacón K = Par de restrccón debdo a la espral de control. Bajo este prncpo de funconamento opera generalmente la proteccón 51, se almenta con una magntud de corrente úncamente..- Undad de clndro de nduccón Estas undades son de operacón nstantánea y no ven magntud de sobrecorrente, trabajan con dreccón de corrente. Tenen un núcleo magnétco clíndrco y sobre éste va montado el clndro de nduccón. 1 Bobna de operacón Clndro de nduccón 1 Bobna de polarzacón Sobre el clndro se generan los pares al nteractuar los flujos. Al operar, el clndro gra y cerra los contactos. Esta undad se utlza en la proteccón 67 drecconal. Donde este relevador de sobrecorrente drecconal esta formado por dos undades: y para el dsparo deben cerrar los dos contactos. 61