UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERÍA Y APLICADAS INGENIERÍA ELÉCTRICA PROTECCIONES ELÉCTRICAS TEMA: COORDINACIÓN DE DE LOS RELÉS RELÉS 50 Y 51 DE FASE. OBJETIVOS: GENERAL: ➢
Aprender a calibrar el relé de un alimentador mediante el el uso del software para tener una protección de respaldo que proteja al transformador de potencia y demás equipos.
ESPECÍFICOS: ➢
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Realizar el dimensionamiento de los fusibles mediante el software para la coordinación de las protecciones en un ramal. Identificar en el ramal el transformador de mayor capacidad para proceder a coordinar los relés 50 y 51. Cono Co noce cerr las las co corr rrie ient ntes es de cortoc cortocir ircu cuit ito o del del tran transfo sform rmad ador or medi me dian ante te una una base base de dato datoss entr entreg egad ada a por por el doce docent nte e para para coordinar los relés del del alimentador alimentador adecuadamente. Graficar las curvas de las protecciones con la ayuda del software para para pode poderr inte interp rpre reta tarl rlas as de una una me mejo jorr maner anera a y así así pode poderr establecer conclusiones.
MARCO TEORICO: RELES
El Relé es un dispositivo que recibe la información a través de los transformadores de potencial y (o) corriente, y puede distinguir entre condiciones normales y anormales. Al detectar condiciones anormales, entra en acción cerrando o abriendo contactos que en forma directa o indirecta habilitan circuitos de apertura de los disyuntores. RELÉS DE SOBRECORRIENTE (50-51)
Los relés de sobrecorriente son los tipos más simples de los relés de prot protec ecci ción ón.. Co Como mo su nomb nombre re lo indi indica ca,, y co como mo todo todo elem elemen ento to de Protecciones Eléctricas
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UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS protección visto hasta el momento, tiene como finalidad operar cuando la corriente en la parte del sistema donde se ubica alcanza valores superiores a un valor predeterminado o mínimo de operación. Existen dos tipos básicos de relés de sobrecorriente: los de tipo de operación instantánea y los de tipo de operación retardada. 3.1.1 Los relés de sobrecorriente instantáneos.- Operan sin retardo cuando la corriente excede de un valor preestablecido; sin embargo, el tiempo de operación de estos tipos de relés pueden variar significativamente (desde 0.016 a 0.1 seg.) 3.1.2 Los relés de sobrecorriente con retardo.- Poseen características de operación tal que el tiempo varía inversamente con la magnitud de la corriente que detecta. La figura muestra características de los tipos de relés de sobrecorriente más comúnmente usados, y éstos son tres: inverso, muy inverso y extremadamente inverso.
Tanto los relés instantáneos como los de tipo inverso, son inherentemente no selectivos, dado que pueden detectar condiciones de sobrecorriente en sus zonas de protección como también en las zonas adyacentes. Sin embargo, en la práctica, esta selectividad se logra mediante una adecuada calibración de sus sensibilidades o mediante un retardo intencional, o bien, combinando estas dos alternativas. También puede obtenerse selectividad combinando sus relés direccionales, especialmente, en sistemas de distribución no radiales. DESARROLLO
Para le realización del presente trabajo tuvimos que escoger un ramal del alimentador de Bellavista para realizar los cálculos respectivos de los fusibles en el ramal. Procedimos a identificar los transformadores trifásicos y monofásicos para no tener problemas al momento de calcular la corriente de servicio o carga fría y el fusible de protección respectivo para cada sub ramal. Para realizar los cálculos del fusible de un sub ramal tuvimos que primero escoger el transformador de mayor potencia del sub ramal, luego pasamos a encontrar el fusible que le protege al transformador de mayor potencia del sub ramal, después procedimos a desactivar la curva de daño y la curva de inrush-carga fría, luego pasamos a activar la corriente del servicio del sistema calculada y la corriente de cortocircuito
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UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS que nos otorgó el Ing. en unos planos de autocad, después pasamos a elegir el fusible que va a proteger a todo el sub ramal. Para el cálculo de la corriente de servicio: I servicio=∑∆3Ф+∑∆1Ф33*13.8
∑∆3Ф=Sumatoria de la potencia de los trafos trifasicos ∑∆1Ф3=Sumatoria de los trafos monofasicos dividido para tres ∑∆1Ф3
NOTA: ∑∆1Ф3 se realiza esto para tener espresado en una sola potencia preferiblemente trifásico. Después pasamos a dimensionar el relé 50 . ➢ ➢ ➢
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Graficamos la curva de la corriente de cortocircuito mínima, tener en cuenta que es la mínima. Graficamos la corriente de inrush y carga fría. Graficamos el fusible de mayor capacidad entre el reconectador y el relé, hay que tener en cuenta que con el relé 50 si se puede o no se puede salvar al fusible. Graficamos la corriente de cortocircuito máxima del alimentador. Graficamos los reles de sobre corriente: La corriente instantánea le pusimos 400 A porque le salva al fusible, con su respectivo tiempo de interrupción que le pusimos 5 ciclos, con una corriente temporizada de 100 A y una palanca de tiempo de 10 ya que este es el máximo dial q se puede usar para esta coordinación. Graficamos la curva de daño del cable 1/0.
Después pasamos a graficar la curva del relé 51 : ➢ ➢
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Graficamos la corriente de servicio máximo. Graficamos el fusible de mayor capacidad entre el reconectador y la sub estación, la curva del relé 51 debe estar sobre el fusible de mayor capacidad. Graficamos la corriente de cortocircuito máximo.
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UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS ➢
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Graficamos la curva de daño del cable para tener una mejor coordinación podemos escoger el cable más delgado que puede ser 1/0. Graficamos la curva de daño térmico del transformador. La corriente temporizada pasaría a ser un 30 % más de la corriente de servicio máxima encontrada y la palanca de tiempo no se debe pasar del máximo dial que es 10. Graficamos el dial IDMT EI.
DATOS ENCONTRADOS
DATOS ENCONTADOS
RAMAL 1 RAMAL 2 RAMAL 3 RAMAL 4 RAMAL 5 I
POTENCIA TOTAL 400.83 638.33 298.33 170 40.83
TRAFO DE REFERENCIA I CC MAX. 100 ( 3F) 1032 50 (3F) 1271 50 (3F) 1675 50 (3F) 2038 37.5 (1F) 2804
FUSIBLES DUA LINE L A 1.6 25 T 1 40 T 1 30 T 1 30 T 2.1 40T
I DE SERV. 16.76 26.71 12.49 7.11 1.71
TROCAL
I TOTAL
22.21 87 AMP
CALCULOS REALIZADOS
Estos cálculos los realizamos para poder encontrar el fusible de mayor potencia y el fusible de menor potencia: Para dimensionar el fusible # 1 (F1) I servicio 1=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=230/33*13.8=3.2 A
I servicio 2=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=75/33*13.8=1.04 A
I servicio 3=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=142,53+1003*13.8=6.17A
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UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS I servicio 3=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=653+1303*13.8=6.34A
I serv. A = 16.76 Amperios
Para dimensionar el fusible #2 (F2) I servicio 1=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=0195/33*13.8=2.71A
I servicio 2=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=235/33*13.8=3.27A
I servicio 3=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=1453+753*13.8=5.16A
I servicio 4=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=853+1453*13.8=7.25A
I servicio 5=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=1003+303*13.8=2.65A
I servicio 6=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=903+1053*13.8=5.65A
I serv. B = 26.7 Amperios
Para dimensionar el fusible #3 (F3)
I servicio 1=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=1203+503*13.8=3.77A
I servicio 2=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=252.5/33*13.8=3.52A
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I servicio 3=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=90/33*13.8=1.26A
I servicio 4=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=192.53+303*13.8=3.94A
I serv. C = 12.49 Amperios
Para dimensionar el fusible #4 (F4) I servicio 1=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=115/33*13.8=1.60A
I servicio 2=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=753+503*13.8=3.13 A
I servicio 3=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=903+303*13.8=2.37A
I serv. D = 7.11 Amperios
Para dimensionar el fusible #5 (F5)
I servicio 1=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=82.533*13.8=1.15A
I servicio 2=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8=40/33*13.8=0.56A
I serv. E = 1.71 Amperios Para el cálculo de la corriente de la troncal principal: Protecciones Eléctricas
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UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI CIENCIAS DE LA INGENIERIA Y APLICADAS I troncal=∑∆P1Ф3+∑∆3Ф3*13.8 =857.53+2453*13.8=22.21A
La corriente de servicio máxima: Ism= I serv A+ I serv B+ I serv C+ I serv D+ I serv E+ I troncal Ism=87 Amperios Para la coordinación del relé 50 :
I’ cc min= 484 Amperios Ism= 87 Amperios Fusible= 40 T Icc Max del fusible= 3700 Amperios T=0,103
Ism = 87 Amperios Fusible= 40 T Icc máx. del fusible= 3700 Amperios Sn = 10 MVA Vn= 13.8 KV Corriente temporizada = Ism+ (30%*Ism)
CONCLUSIONES •
Los relés de sobrecorriente se utilizan como protección de respaldo en transformadores de potencia.
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La unidad instantánea (50) envía señales de apertura a los interruptores o simplemente dan una alarma cuando hay un cortocircuito con un tiempo de apertura de 0.02seg. La unidad temporizada (51) envía señales de apertura a los interruptores pero cumpliendo un tiempo.
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Si no queremos salvar los fusibles en el software recorremos la Corriente de operación a la derecha.
RECOMENDACIONES •
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Para que exista coordinación entre un reconectador como elemento protector y un relé como elemento de respaldo, es necesario que para los valores de corriente de falla disponibles en la zona de protección del reconectador, las curvas deben estar por debajo de la curva seleccionada del relé de respaldo. El relé 51 no debe permitir que se dilate el cable más delgado en el troncal y también no debe permitir que se caliente el transformador de potencia de la S/E. El relé 51 no debe disparar a las corrientes transitorias máximas (inrush y carga fría).
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ANEXOS: RELE 50 RELE 50 ICC MINIMO
CORRIENTE INRUSH
RELE 51 FUSIBLE CURVA DE DAÑO DEL RELE 51 TRANSFORMADOR CURVA DE DAÑO DEL CORRIENTE INRUSH CORRIENTE FUSIBLE CURVA DE DAÑO DEL ICC MAX FUSIBLE TRANSFORMADOR CURVA DE DAÑO DEL
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9 CORRIENTE ICC MAX FUSIBLE
