CIP
COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ
RELE RED 670 Curso: Protección Protección de Líneas Líneas de Transmis Transmisión ión Docente: Luis Felipe Hernandez Zevallos
Un salto hacia la confiabilidad de redes
Introducción
IED 670 hardware y software
Protección de distancia IED REL 670
Protección diferencial de línea IED RED 670
6 0 p e S 3 1 2
Resumen
Introducción
IED 670 es una evolución
Evolución de series 316 y 500: - La mayo mayoría ría de las las func funcione iones s de Protección y Control son idénticas - Módulo Módulos s de entrada entradas s / salidas salidas idént idéntico icos s
Serie 670 6 0 p e S 3 1 3
Series 316 y 500
Introducción
6 0 p e S 3 1 4
IED 670 para todas las aplicaciones
Líneas de transmisión
Cables
Circuitos multi-terminal
Transformadores & Reactores
Generadores & Grandes Máquinas
Barras e Interruptores
Objetos Compuestos
Aparatos de Alta Tensión
IED 670
Un nombre genérico para todos los equipos de protección y control con IEC61850 Todos los productos denominados según su aplicación:
REL para línea
RET para transformador
RED para diferencial
REB para barras
REC para controlador de paño(s)
IED = Intelligent Electronic Device **Equipo Electrónico Inteligente** 6 0 p e S 3 1 5
Hardware
Ciclo de vida para el hardware Componentes electrónicos:
Componentes standard probados por millones de usuarios
La vida útil del hardware es 20-30 años
MTTF>100 años
Pero... ¡El ciclo de vida para la provisión de componentes electrónicos es de 1-3 años! 6 0 p e S 3 1 6
Software
Ciclo de vida para el software Funciones de Protección y Control:
Requerimientos de Aplicación Performance y funcionalidad optimizados > 10 años de servicio en instalaciones en la serie 500
El ciclo de vida para las funciones es > 20 años 6 0 p e S 3 1 7
Librería de funciones como nodos lógicos
Software
21
Application Function Library
of Discrete Function Blocks
50/51 27 87 59 32 67
81
IED 670 tiene una librería común de funciones de protección, control, medición y monitoreo
62BF BKR CNTL
Esta Esta librer librería ía está está modelad modelada a co como mo nodos lógicos (LN) según IEC 61850
Todas las funciones están disponibles para todos los equipos de protección y control
DISTURB GOOSE
CPU Capacity
Esta librería es independiente del hardware 6 0 p e S 3 1 8
Perfomance
LN: Time Overcurrent Name: PTOC
Nombr ombre e del del atri atribu butto
Tipo Tipo de Atributo
Clase PTOC Ex pl ica ción
T M/ O
LNName Se hereda de la Clas e del Nodo Lógic o (LN) (ver IE C 61850-7-2) Datos Información Común del Nodo Lógico El LN LN her hereda eda tod todos los los da datos man manda dato tori rios os de de la la Clase lase de de LN comú común OpCnt Rs INC Res etable operation c ount er Información de Estados St r ACD Start Op A CT Operat e TmA St CSD Ac t ive c urve c harac t eris t ic Settings TmA Crv CURV E Operat ing Curve Ty pe St rV al A SG Start V alue TmMult A SG Time Dial Multiplier MinOpTmms ING Minmum Operat e Time Max OpTmms ING Max imum Operate Time OpDITmms ING Operat e Delay Time Ty pRs Crv ING Ty pe of Res et Curve Rs DITmms ING Res et Delay Time DirMod ING Direc tional Mode 6 0 p e S 3 1 9
T = Transitorio,
M = Mandatorio,
M O M T M O O O O O O O O O O
O = Opcional
Librería de Funciones de Aplicación
Funciones con ensayos de tipo y larga experiencia de servicio Utilizables en hardware futuro
Si Ud. conoce UN producto, ¡conoce TODA la serie IED 670! 6 0 p e S 3 1 0 1
Hardware
6 0 p e S 3 1 1 1
Cajas de 1/2 3/4 y 1/1 19”
Hardware
Estr Estruc uctu tura ra de de Har Hardw dwar aree – IE IED D 670 670
Nuevo en serie 670
M 1 M M M M M R 1 D U S M I O M I I T O A B
N G B B
I M
M S P
Rack Rack 1 19” 9” , altur altura a6 6U U
Igual que en serie 500 6 0 p e S 3 1 2 1
Módulo de entrada de transforma transformadores dores:: uno ó dos con con 12 entradas c/u Módulo conversor Analógico/Digital Uno ó dos CPU Fuente de alimentación (PSM) Módulo de sincronización GPS Módulos Input / Output - Entradas Entradas binarias binarias estab estabilizada ilizadas s contra descargas capacitivas y fallas de CC - Caracterí Característica stica de corri corriente ente de Inrush Inrush para mejorar la inmunidad a interferencias Módulo de entradas de transductores (entradas de mA)
Hardware
Vista posterior, caja 1/1 rack IEC 61850-8 Ethernet (módulo Ethernet óptico)
11*CAN
3*PCI
Fuente
LON/SPA/ IEC(SLM)
Trafos (1ó2)x12 AI (TRM) 1a4 canales de 64 kbit (LDCM)
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I/O
GPS
1 2 Power Convertidores PC
Hardware
Módulo de Sincronización por GPS (GSM)
Para diferencial de línea Multi-terminal GPS • Salid Salida a de alt alta a preci precisi sión ón 1 Mhz Mhz ; < 1s • Pulso Pulso por minut minuto o / IR IRIG IG B - Precis Precisión ión <<1ms <<1ms (no apropiad apropiada a para protección diferencial)
Conexión a antena
• Sinc Sincron roniza izació ción n IEC IEC 618 61850 50-8 -8 - Precisión < 1 ms • Sincron ronizac zación ión LON - Precisión < 2 ms
Módulo GCM 6 0 p e S 3 1 4 1
Hardware
Módulo de comunicación de 64 kbit (LDCM)
Comunicación de 64 kbit para protección diferencial o transferencia de señales binarias
Hasta 4 módulos por IED670
Fibra óptica Multimodo 50/125 µm ó 62,5/125 µm Atenuación admitida -9 dB o 13 dB - Distanc Distancia ia típ típica ica 2 ó 3 km en en enlac lace e direct directo o o hasta el multiplexor de telecomunicaciones telecomunicaciones
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Fibra Fibra ópti óptica ca Mono Monomod modo o 13 1310 10 (26d (26dB) B) y 1500 1500 (30dB) (30dB) 60-130/ 60-130/ 80 –150 –150 KM dependi dependiendo endo de la calidad de la fibra.
Hardware
Módulo óptico para Ethernet (OEM)
Módulo con 2 puertos
Uno ó dos puertos puertos ó óptico pticos s
Ubicados en el 1er. 1er. convertidor convertidor A/D
Vínculo Ethernet 100 Mbit/segundo
Interfases disponibles (máx. 2 simultáneamente): - IEC IEC 6185 618500-88-1 1
Fibra de vidrio
o:
Módulo con 1 puerto
- DNP 3.0 - TCP/ IP
Máx. 1 módulo (en módulo A/D 1 )
Conector ST fibra óptica
Fibra Multi-modo 62,5/125 µm
Atenuación admitida 13 dB - Distancia Distancia típica entre nodos: nodos: 1 Km. Km.
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Bus de comunicación interna
Hardware
Módulos I/O en caja 1/1 x 19”
MIM (máx. 4) IOM (máx. 6)
Caja 1/1 Opción 1: BIM • 1 módulo de (máx. 11/14) transformador • 14 módulos I/O
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Opción 2: • 2 módulos de transformador • 11 módulos I/O
6 entradas para transductores rang rango o + 20 mA
BOM (máx. 4)
10+2 contactos de salida y 8 entradas binarias 24 contactos de salida 16 entradas binarias
Hasta 160 BI y 96 BO
Módulo de transformador de alta precisión
Hardware
P
M
P
12 corrientes/tensiones por módulo
Hasta 24 entradas analógicas por IED
Alta precisión de medición
Calibración en sitio
M
¡Puede conectar su IED a un núcleo de medición! 6 0 p e S 3 1 8 1
IED670
Interfaz Hombre Máquina (IHM) en IED 670 La IHM local HMI da un rápido pero detallado panorama del proceso
Configuración
Ajustes
Unifilar
Mediciones
Eventos
Registros de fallas
Diagnósticos & Ensayos
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Bloqueo de ajustes vía entrada binaria
Actualización de parámetros
Acciones de Control
Posibilidades de Comunicación
REL 670 está diseñado diseñado para comunica comunicarse rse
4 canales analógicos 4 x 8 señales binarias Comunicación Comunicación remota
Comunicación para SA
Comunicación bahía a bahía vía IEC 61850-8-1 o LON
Comunicación de nivel de bahía a nivel de estación vía IEC 61850-81, LON, SPA o IEC 60870-5-103
Reporte de perturbaciones vía IEC 61850-8-1, WAN o Modem
IEC 61850 8-1 Ethernet o LON
SPA o IEC 60870-5-103
Comunicación de Protección
Señales de ínter disparo
Esquema lógico de comunicación
IHM
6 x 32 señales binarias comunicación comunicación remota
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Conexión Ethernet a PC
IHM amigable en el frente del IED
Amigabilidad
Conecte y Opere
Los REL 670s entregan
Soluciones Pre-configuradas probadas Guía de arranque
Completa documentación del usuario
Breve plazo de entrega
Sólo ajuste características del sistema de potencia
….listos para usar 6 0 p e S 3 1 1 2
PCM600
Software para Protección y Control PCM 600 PCM 600 El más reciente administrador de IED para
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Ingeniería
Puesta en servicio
Prueba
Operación
Análisis funcional
Actualizaciones futuras
PCM 600 es compatible con productos anteriores
PCM600
PCM 600 – Anyware para todo usuario PCM 600
Server ftp remoto LAN de la oficina
Subestación ampliada WAN
IEC 61850 subestación
Red telefónica
PCM 600 LAN de la subestación SPA
PCM 600 6 0 p e S 3 1 3 2
PCM600
Softwar Softwaree para Análisis Análisis de Fallas Fallas – Reporte Reporte Automáticamente:
Detección
Escala
Visualización de señales binarias
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Estimación de valores de falla
Extensivo Osciloperturbógrafo
PCM600
Canales analógicos
40
canales vía inputs
30
señal analógica derivada canales de transductores mA 10
6 0 p e S 3 1 5 2
Canales digitales
96
Tiempo típico de registro, seg.
>600 (*)
Típico número de registros
10 0
(*) para 40 analógicas + 96 digitales
PCM600
Componentes del PCM 600 PCM 600 consiste en:
6 0 p e S 3 1 6 2
Configuración (CAP531)
Signal Matrix Tool (SMT) Configuración de: Tarjetas I/O, Tarjetas de entradas analógicas Puertos seriales (GOOSE) Comunicación de 64 kbit
Parameter Setting Tool (PST)
Manejo de registros de fallas (WinEve)
Editor de Display (Editor de mímico LCD)
Time scheduler
Configurador Configurador de comunicador CCT
Integración fácil y completa
6 0 p e S 3 1 7 2
Diversas funciones en librería
Extensas y ampliables I/Os
12 ó 24 can canale ales s analóg analógic icos os
Varios bloques funcionales lógicos
Alta performance
Mensajes Goose
Diversas alternativas de comunicación
IED 670
REL 670 Protección de distancia
Terminal de Protección de línea para:
Todos los niveles de tensión
Redes directamente puestas a tierra
Líneas aéreas
Cables
Líneas doble circuito
Disparo uni / bi / tri polar
REL670 está REL670 está optim optimizad izado o para para cada cada aplicación con la máxima fiabilidad y el mínimo tiempo de operación 6 0 p e S 3 1 8 2
REL 670
Características principales
Rápido tiempo de operación
Esquema completo, no conmutado
Avanzado algoritmo de selección de fase
Bajos requerimientos de los TC
Librería de funciones completa para todas las aplicaciones Completa funcionalidad para control de bahía
MÁS QUE SOLO UN EQUIPO ! 6 0 p e S 3 1 9 2
IED 670
Algoritmo de protección de distancia Algoritmo mejorado: extensión de característica de carga
Algoritmo de medición
I XS
6 0 p e S 3 1 0 3
U
XL
. di X u = i .R + . ωo dt
RL
Funcionalidad Superior
Protección de Distancia de Esquema Completo
RN SN TN
RS
ST
TR
Z1
RN SN TN
RS
ST
TR
Z2
RN SN TN
RS
ST
TR
Z3
RN SN TN
RS
ST
TR
Z4
RN SN TN
RS
ST
TR
Z5
RN SN TN
RS
ST
TR
PS.
RN SN TN
RS
ST
TR
PSD.
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Medición de esquema completo Evaluación de cada lazo de falla cada 1 ms Elementos de medición separados para el selector de fase (PS) Elementos de medición separados para la detección de oscilación de potencia (PSD) Cinco zonas de distancia independientes Operación selectiva para fallas complejas Filtrado para trafos de tensión capacitivos
REL 670
Protección de Distancia de Esquema Completo
Esquema completo de medición para las cinco zonas con recorte por impedancia de carga Operación monofásica para línea en paralelo y condiciones de alta carga
jX
Z1
R
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Compensación de impedancia de carga Detección de oscilación de potencia mejorada
Amigable
REL 670 pre-configurados listos para usar
6 0 p e S 3 1 3 3
Interrupto Interru ptorr Simple Simple – disparo disparo tripolar (A31) Interrupto Interru ptorr Simple Simple – disparo disparo uni / tripolar (A32) Multi-i Multi-inte nterrup rruptor tor – disparo disparo tripolar (B31) Multi-i Multi-inte nterrup rruptor tor – disparo disparo uni / tripolar (B32) Respaldo de subestación (A10)
RED 670
RED 670 protección diferencial de línea
Terminal diferencial de línea para:
Todos los niveles de tensión
Líneas aéreas
Cables
Líneas doble circuito
Líneas con compensación series
Disparo mono / bi / tripolar
Funciones de protección opcionales
Comunicación digital entre extremos de línea
Redes de comunicación conmutadas
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Sencilla actualización de una línea de 2 terminales a una con derivación en ”T”
Principales características del RED 670
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Excelente tiempo de disparo <25 ms Medición completamente segregada por fase Extremadamente estable para fallas externas Muy buena sensibilidad para fallas internas Flexible configuración de comunicación
RED 670
Principales características del RED 670
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Bajos requerimientos de TCs Diferencia de relación de TCs posible: < 30:1 El algoritmo diferencial no depende del número de líneas conectadas Estabilización por doble pendiente
RED 670
RED 670 diferencial de línea Multi Terminal Para 2, 3, 4 o 5 extremos de líneas de transmisión o cables Canales Simple o redundante
Simp Simple le ó 1½ inte interru rrupt ptor or
Con o sin transformador
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Sist. de comunicación MaestroMaestro Maestro ó Maestro-Esc Maestro-Esclavo lavo
RED 670
Principio de protección diferencial Valores instantáneos muestreados muestreados con estampa de tiempo
Comunicación Remota Entradas analógicas locales
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Algoritmo de protección diferencial Σ
Todas las corrientes ient , isal & id se calculan a partir de las corrientes de fase de todos los extremos de línea
Seguridad en el disparo diferencial
RED 670
0
0
T
0
0
0
0
5 ms ms
El mensaje es enviado cada 5 ms
T
6 0 p e S 3 1 9 3
Valores muestreados 1 ms
5 ms
0
0
El mensaje contiene 5 juegos de valores muestreados Disparo habilitado con 5 juegos de muestras consecutivas calculadas para disparar 1 ó 2 mens mensaje ajes s requ requeri eridos dos dependiendo del punto de incidencia de la falla
RED 670
Redes conmutadas
El método de eco permite la conmutación de ruta con el mismo tiempo de demora para las direcciones de envío y de recepción
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Máximo tiempo de transmisión Td < 40 ms La conmutación de ruta debe completarse dentro de los 2 segundos
Redes conmutadas
RED 670
simetría sin demora:
Sistema GPS requerido para configurar
Pérdida de señal GPS tolerada mediante:
Reloj interno de los IED
Regreso al método de eco reloj GPS
reloj GPS
reloj GPS
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Máximo tiempo de transmisión Td < 40 ms
reloj GPS
RED 670
Soluciones de hardware para comunicación
Fibra directa
Mono-modo aproximadamente 150 Km.
Multi-modo 3 Km.
M D C L M D C L
6 0 p e S 3 1 2 4
M D C L M D C L
RED 670
Canales de comunicación redundantes
Red de telecomunic. D L M C D L M C
Red de telecomunic.
Canal primario Canal redundante secundario
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D L M C D L M C
Línea aérea y transformador
RED 670
Cable Máx. ~ 500m
Línea aérea
A1 A2
B Maestro
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Solución óptima con RED 670
UserFriendlíneass
RED 670 pre-configurados listos para usar
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Interruptor Simple – disparo tripolar (A31) Interruptor Simple – disparo uni / tripolar (A32) MultiMulti-inte interrup rruptor tor – disparo disparo tripolar (B31) MultiMulti-inte interrup rruptor tor – disparo disparo uni / tripolar (B32)
RED 670
Resumen IED 670 hardware y software
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Nueva Nueva tecnolog tecnología ía IED IED 670 total totalmen mente te basada en IEC61850 Más funciones en el el mi mismo IED Extensiva capacidad de entradas y salidas Nuevo software común para todos los IED’s
Resumen REL 670 & RED 670
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REL 670 protección de distancia para línea con esquema completo y diversas funciones
RED 670 protección diferencial de línea hasta para 5 terminales
Nuevas soluciones para líneas
DIFERENCIAL RED670
PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
El relé diferencial de línea ABB RED 670 aplica la ley de Kirchhoff y Kirchhoff y compara las corrientes que ingresan y que salen . alta sensibilidad por fase que permite detectar fallas monofásicas de alto valor de resistencia de falla rovee información de selección de fase para efectuar disparos monofásicos y realizar recierres automáticos.
PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
•
Su principio de operación se basa en tres diferentes análisis que son: El PRIMER análisis se basa en la evaluación clásica de característica de operación definida por el siguiente .
La corriente de o eraci eración ón esta definida como la suma vectorial or fase de las corrientes medidas en ambos extremos de la línea. La corriente de restricción es considerada como el máximo valor medido or fase en cual cual uier uier extremo de la línea es común ara las tres fases.
PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
•
an s s es a eva uac n e segun gun o y qu nto armónico que contiene la corriente diferencial. Cuando el valor calculado excede el valor de a uste el relé blo uea su disparo. El TERCER análisis es la evaluación de la corriente de secuencia negativa. Este análisis es un discriminador de fallas . que se efectúa es la de comparar el ángulo de la corriente negativa en el extremo local con el ángulo de la corriente negat va en e extremo remoto. a caracter st ca e operac n del discriminador de fallas es el siguiente:
PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
•
Los ajustes requeridos son: IMinNegSeq (mínimo valor de corriente negativa) y NegSeqROA (ángulo de operación). Cuando la falla es clasificada como interna la rotección emite su disparo bajo la condición que la función corriente diferencial y restricción hayan arrancado. Por otro lado, cuando la falla es clasificada como externa la protección incrementa la característica de restricción al valor ajustado .
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670 •
UMBRAL DIFERENCIAL ‐ I M M n: n: –
El umbral de corriente diferencial será ajustada en 20 % de la corriente nominal (0.2 In). IdMin = 0.2
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
PENDIENTE DE RESTICCION ‐ Slope: Slope: –
El relé ABB RED 670 dispone de dos pendientes de restricción las cuales serán a ustadas de la siguiente manera: •
La primera pendiente de restricción del relé diferencial viene determinada por la siguiente expresión:
P = P = %eCT %eCT + %er %er + MS
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
Donde: • • •
P : Pendiente Pendi Pendien ente te de restricción. %eCT %eCT : Máximo Máxi Má ximo mo error de los TC’s para la clase de exactitud especificada (5%). %er %er : Máximo Máximo error de la relación de transformación de los TC’s (5%).
P = P = 5% + 5% + 5% = 15 % •
Por lo tanto la primera pendiente de restricción será ajustada en:
Slope Section 2 = 20
SLOPE SECTION 2 = 20
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
–
La segunda pendiente se ajustará con la finalidad de incrementar la seguridad cuando las corrientes de corto circuito externas sean altas, por lo que el error de los transformadores de corriente es alto:
Slope Section 3= 50
SLOPE SECTION 3 = 50
LIMITE DE CORRIENTE DE NO RESTRICCION ‐ IdUnre IdUnre::
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
LIMITE DE CORRIENTE DE NO RESTRICCION ‐ IdUnre: IdUnre: A partir de este valor de corriente diferencial la protección diferencial . de ajuste debe ser mayor (20% mas como mínimo) de la máxima corriente pasante para una falla externa. Sin embargo, debido a que la línea es corta a m x ma corr en e pasan e es s m ar a a corr en e e a a n erna. ajuste es mayor a la máxima corriente pasante.
IdUnre = 10
UMBRAL DIFERENCIAL ALTO ‐ IdMinHigh IdMinHigh::
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
UMBRAL DIFERENCIAL ALTO ‐ IdMinHigh: IdMinHigh: •
temporalmente cuando la línea es energizada o cuando una falla es clasificada como externa. Será ajustado igual la corriente nominal.
IdMinHigh = 1
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
– –
• –
Cuando el contenido de harmónicos es mayor al ajuste dado el relé bloquea la operación diferencial restringida. Sin embargo, cuando una falla es clasificada como interna por el discriminador de falla por secuencia negativa el relé ya no toma en cuenta el contenido de harmónicos. Durante el proceso de energización de la línea se produce temporalmente una corriente inserción (corriente inrush) inrush) en un extremo de la línea sin presentarse esto en el otro extremo. Por lo que esta esta difere diferencia ncia de corrient corrientes es odría rovocar rovocar una mala actuación actuación de la protección diferencial. El valor de ajuste (en %) que será:
I2 I1 Ratio = 10
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
– •
En nuestro caso no se tiene un transformador de otencia dentro de la zona de rotección del relé diferencial. El valor de ajuste (en %)
AJUSTES DE LA PROTECCION DIFERENCIAL DE LINEA ‐ ABB RED 670
•
DISCRIMINADOR DE FALLAS Cuando se recomienda ajustar, el ángulo de , recomendado por el fabricante. –
=
negativa también se ajusta de acuerdo a la
