Universidad del Zulia Universidad Facultad de Ingeniería Escuela de Eléctrica Cátedra: Sistemas de Protección
Estandarización de parámetros de referencia (benchmarks) para curvas tiempo-corriente de dispositivos de protección protec ción Realizado por: -Vallejo, Diego -Rodríguez, Claudio Maracaibo,, 27-11-2013 Maracaibo
Definición: Curva tiempo-corriente Posee un eje de coordenadas que contiene al
tiempo en el eje de las ordenadas y a la corriente en el eje de las abscisas. Emplea el mismo papel bilogarítmico que
utilizan los fabricantes de diversos elementos de protección para representar las características tiempo-corriente de los mismos El rango de la escala del eje de las abscisas es
fija (generalmente de 0.01 a 1000 s) mientras que la del eje de las ordenadas es ajustable según el nivel de tensión
Importancia: Curva tiempo-corriente
Estandarización de curvas características de
diversos elementos de protección Representación
gráfica en características tiempo-corriente de los elementos de protección y los elementos que estos protejen
Coordinación de benchmarks: Transformadores Susceptibles a fallas frecuentes
Curva mecánica Curva térmica
Transformadores Susceptibles a fallas poco frecuentes Los transformadores pueden caracterizarse según su “categoría” de acuerdo a la Tabla 1 (TABLE I):
Curva térmica
Para los transformadores de Categoría I basta con una curva térmica. Sin embargo, para los restantes es necesaria una curva ANSI
Coordinación de benchmarks: Transformadores La curva para protección de transformadores ANSI o la curva Z es una combinación de una curva térmica y una mecánica. Para graficarla, se procede como sigue: 1) Se verifica la clase del transformador por su capacidad según la Tabla 1 (TABLE I) 2) Con los datos obtenidos, se calcula la corriente y se toman los tiempos para cada punto (calculation point) según se indica en la Tabla 2 (TABLE II) 3) Según el tipo de conexión que tenga el transformador, debe ajustarse la curva a un determinado porcentaje indicado en la Tabla 3 (TABLE III)
EJEMPLO
Coordinación de benchmarks: Transformadores Según las Tabla II, existen 4 puntos para la gráfica ANSI, como se ve en el caso (b) de la imagen anexa:
El caso (a) corresponde con la gráfica ANSI para un transformador Clase I. Los valores de impedancia a usar dependen de la potencia en kVA y se dan como sigue:
Coordinación de benchmarks: Transformadores En el ejemplo anterior se hace meritoria la mención de la Inrush, corriente que depende del magnetismo residual en el transformador y que asimismo su valor depende de la capacidad del mismo según la Tabla 4 (TABLE IV)
Los ajustes de la protección sobrecorriente visible en la curva tiempo-corriente del ejemplo se obtienen de la Tabla 5 (TABLE V)
Coordinación de benchmarks: Motores La curva característica del motor debe estar compuesta al menos de 5 partes:
Iinrush Irotor bloqueado Taceleración Trotor bloqueado Iplena carga
• Iinrush = Irotor bloqueado x 1.6 x 1.1
• Disponible en la data sheet del motor. Puede conocerse también por su letra NEMA asignada en placa
• Designa la transición que va desde que el motor tiene corriente inicial hasta que llega a su corriente a plena carga. Depende del tamaño, torque, inercia y carga del motor
• Representa un punto en la curva térmica de límite de calentamiento del motor cuando por éste circula Irotor bloqueado
• Puede obtenerse de los datos de placa del motor. También puede calcularse si se tienen los datos de la potencia de salida en hp
Coordinación de benchmarks: Motores Curva característica de un motor de inducción (1000 hp, 4160 V) Otra característica de especial consideración es el porcentaje máximo que debe tener el dispositivo de sobrecorriente según el factor de servicio que tenga el motor , como se ve en la Tabla 6 (TABLE VI)
Coordinación de benchmarks: Centro de Control de motores (CCM) Consideraciones: Se asume que el motor más grande del CCM está arrancando y los demás estan a carga nominal El dispositivo de protección
debe ser ajustado por encima de la curva característica del motor
Coordinación de benchmarks: Cables Consideraciones: La protección sobrecorriente puede colocarse a 600% de la ampacidad del cable con la previsión de que la corriente esté dentro de las capacidades de transporte de corriente del mismo Deben considerarse las curvas de
calentamiento para asegurarse de no exceder los límites de temperatura del cable Debe calcularse el valor rms de la
corriente de falla para chequear si el cable está adecuadamente protejido
Coordinación de benchmarks en dispositivos de protección : Fusibles Consideraciones: Es importante que el fusible cumpla con los requisitos establecidos en el NEC cuando se usa para protección de transformadores y se ubiquen debajo de la curva ANSI En el caso de motores, deben ubicarse
por encima de las carácterísticas del motor inrush y corriente de rotor bloqueado
En el ejemplo estudiado con anterioridad para la curva ANSI del transformador, se ilustraban fusibles de 100 A protegiendo al transformador EJEMPLO
Coordinación de benchmarks en dispositivos de protección : Breakers y Relés Benchmarks (puntos de referencia) importantes en la coordinación de breakers y relés. Nota: toda esta información debe agregarse en la curva tiempo corriente, como se ve en el ejemplo (click en ejemplo para ver)
Niveles de cortocircuito Amperaje de la resistencia a tierra
• Constituyen las referencias más importantes. Los puntos de coordinación de los equipos deben coincidir con los niveles de corriente esperados en la falla
• Para transformadores delta-wye puestos a tierra a través de una resistencia
Taps de los relé
• Designa la transición que va desde que el motor tiene corriente inicial hasta que llega a su corriente a plena carga. Depende del tamaño, torque, inercia y carga del motor
Corrientes de falla
• Asimétricas y simétricas de primer ciclo • Corrientes de falla a tierra (Aproximación de 38% para fallas de arco)
Iinrush (Tx)
• En caso de haber varios tranformadores siendo suplidos por un mismo alimentador, deben sumarse estas corrientes de cada uno y colocarse en 0.1 s
Márgenes de coordinación Los márgenes de coordinación entre los
Normas
dispositivos de protección son espacios de tiempo entre la actuación de uno y otro
Debe dejarse un margen de corriente 16%
Aunque no suelen colocarse en la curva
tiempo-corriente, ilustrar los márgenes de tiempo entre los dispositivos de protección evita el uso de benchmarks o puntos de referencia adicionales (corrientes de cortocircuito, taps de relé, etc.) lo que simplifica la curva tiempocorriente
entre los dispositivos de protección primarios y secundarios para transformadores wye-delta o delta-wye Los fusibles a menudo requieren un margen
donde estén expuestos a corrientes durante falla o corrientes inrush EJEMPLO
Curva de tiempo-corriente: Identificación de los elementos Bloque de título con datos
varios como nombre del subestación…
el dibujante, bus o la
Diagrama
unifilar con etiquetas para cada elemento correspondientes con su curva Puede incluirse una leyenda
que enliste cada uno de los elementos según fabricante, modelo/tipo…
