Filosofia de Protecciones en la EDC TACOA.pdf

DESCRIPCION DE LA FILOSOFIA GENERAL DE PROTECCIONES DEL SISTEMA DE LA C.A. LA ELECTRICIDAD DE CARACAS

Equipo de Trabajo: Coordinador general del estudio:

Ing. Nicolás Gavotti B.

Gerente del proyecto:

Ing. Alejandro Constant

Informe realizado por:

Ing. Alejandro Constant Ing. Carlos Cruz Ing. Luis G. Pérez Ing. Richard Rivas Ing. Elmer Sorrentino

Bajo la supervisión del personal del Departamento de Normas de Ingeniería de la C. A: La Electricidad de Caracas S. A. C. A.

Diciembre de 1994

CONTENIDO

1. INTRODUCCION INTRODUCCION ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................. ................. 4 2. FILOSOFIA GENERAL DE LA ELECTRICIDAD DE CARACAS PARA LA PROTECCION DE GENERADORES ..................................................................... 7 2.1. Generalidades Generalidades.. ........................... ......................................... ............................ ............................. ............................. ............................ .................... ...... 7 2.2. Filosofía básica de protección de los generadores en C.A. La Electricidad de Caracas. Caracas. ............................ .......................................... ............................ ............................ ............................ ............................ ............................ ................ .. 8 2.3. Protección de los generadores de Tacoa. ............................................................... 9 2.4. Protección de los generadores de Arrecifes. .......................................................... 14 2.5. Protección de los generadores de OAM. ................................................................ 16 2.6. Diagramas unifilares simplificados para describir las protecciones de los generadores en C.A. La Electricidad de Caracas. .................................................. 19 2.7. Similitudes y diferencias básicas en la protección de generadores en C.A. La Electricidad de Caracas. ......................................................................................... 27 2.8. Otras protecciones para generadores que no están presentes en los esquemas de C.A. La Electricidad de Caracas. ........................................................................... 29 2.9. Documentos de C.A. La Electricidad de Caracas consultados. .............................. 31 3.

PROTECCION DEL SISTEMA DE 230 kV .......... ........... .......... ........... .......... ..... 34

3.1. Generalidades ......................................................................................................... 34 3.2. Descripción del sistema y filosofía general de protección ..................................... 34 3.3. Protección de líneas de 230 kV .............................................................................. 36 3.4. Protección de transformadores de 230/69 kV ........................................................ 46 3.5. Protección de barras de 230 kV ............................................................................. 52 3.6. Protección de respaldo local contra falla de interruptor ......................................... 56 3.7. Documentación consultada..................................................................................... 63 4. PROTECCION DE LOS SISTEMAS DE 69 Y 30 kV. ......... ........... .......... .......... .... 66 4.1. Descripción Descripción del sistema............ .......... ........... .......... ........... .......... ........... .......... ..... 66 4.2. Protección de las líneas del anillo de 69 kV. kV. ......... ........... .......... ........... .......... ....... 67 4.3. Protecciones asociadas a las subestaciones del anillo de 69 kV. ........... .......... ....... 73 4.4 Protección de líneas radiales en 69 kV kV ................... ........... .......... ........... .......... ..... 74 4.5. Sistema de subtransmisión en 30 kV ...................................................................... 81 4.6. Documentos consultados. ....................................................................................... 85

5. PROTECCIONES ASOCIADAS A LAS LAS SUBESTACIONES DE DISTRIBUCION 89

2

5.1. Descripción del sistema y filosofía general de protección ..................................... 89 5.2. Esquemas de Protección asociados a Subestaciones en 12,47 kV ........... .......... ..... 95 5.3. Esquemas de Protección asociados a Subestaciones en 8,3 kV ............................ .............................. .. 108 5.4. Esquemas de Protección asociados asociados a Subestaciones en 4,8 kV .......... ........... ........ 112 5.5. Documentos Consultados ....................................................................................... 117 6. COMENTARIOS FINALES ..................................................................................... 120

3

1. INTRODUCCION

La evolución del sistema eléctrico de la C. A. La Electricidad de Caracas en sus casi 100 años de operación ha ido acompañada de un desarrollo paralelo en el área de protecciones. El sistema en general ha experimentado cambios importantes y se ha llegado a tener un sistema de suministro de energía eléctrica de alto grado de confiabilidad, con una generación firme en el área del Litoral Central (Tacoa y Arrecifes), dos interconexiones al sistema eléctrico nacional (Sta. Teresa y O. M. Z.) y una moderna planta en el Sur (planta Oscar Augusto Machado). La red eléctrica consta esencialmente de un anillo en 230 kV, un anillo en 69 kV, un número grande de subestaciones de distribución y las redes de distribución en alta y baja tensión. Todo este sistema garantiza un servicio eficiente y confiable. Desde el punto de vista operacional, la E. de C. tiene su sistema dividido en cuatro grandes áreas principales, a saber: 1) Generación, 2) Transmisión 3) Subtransmisión y 4)Distribución. El área de generación corresponde a las plantas de generación, como son Tacoa, Arrecifes, O. A. M. y Convento. El área de transmisión ocupa todo el sistema de 230 kV y el anillo de 69 kV. El área de subtransmisión ocupa las líneas radiales de 69 kV, las subestaciones de 30 kV y todas las subestaciones de distribución. El área de distribución abarca todas las redes de distribución tanto en alta como en baja tensión (12.47 kV y hacia abajo). La Figura 1.1 muestra un esquema unifilar simplificado mostrando los anillos de 230 y 69 kV, así como los puntos importantes de generación. Resulta conveniente resaltar el hecho que este sistema posee todos los niveles operativos de un sistema de potencia (generación, transmisión, subtransmisión y distribución) localizados en un área geográfica relativamente pequeña. Una característica importante de la red de la Electricidad de Caracas es que las líneas son relativamente cortas y muchas son del tipo subterráneo (la mayor parte de las líneas de 69 kV). El sistema de protección ha sido diseñado de acuerdo a las necesidades cambiantes del sistema, así como de las características específicas de cada instalación, por lo que es de esperarse

4

cierta variedad en los esquemas. Al mismo tiempo, esa variedad de esquemas provocada por las particularidades de cada situación, se observa también en los equipos de protección utlizados. Prácticamente en ésta compañía puede observarse casi toda la evolución de los relés y equipos de protección; desde relés electromecánicos hasta los relés de estado sólido analógicos, pasando por los relés con componentes de distinta índole.

CONVENTO 230 BOYACA 230

TACOA 230

ARRECIFES 69

GUAIRA 69

BOYACA 69 CONV. 69

MAGALLANES 69

COTA MIL 69

TARZILANDIA 69

O.A.M. 69 CURUPAO 69 JUNQUITO 69

PAPELON 69 PAN. 69

PAPELON 230

JUNQUITO 230

STA. TERESA 230

PEDRERA 230 O.M.Z. 230 0.M.Z. 765

PEDRERA 69

Figura 1.1. Esquema unifilar simplificado del sistema de transmisión de la C. A. La Electricidad de Caracas.

5

En este informe se presenta una descripción general de la filosofía de protecciones de la E. de C. para sus sistemas de generación, transmisión y subtransmisión. El trabajo ha sido dividido en seis capítulos. Además de la introducción y una parte final de comentarios generales, se hará la descripción basada en la siguiente división: 

Protección de generadores



Protección del sistema de 230 kV



Protección de los sistemas de 69 kV y 30 kV



Protección de las subestaciones de distribución

Esta división obedece a los arreglos de barras y esquemas comunes de las instalaciones. Siendo este un informe sobre filosofía de protección, la descripción se realiza por elemento protegido, por lo que, exceptuando el caso particular de las subestaciones de distribución, se hablará de los esquemas de protección de generadores, líneas, transformadores y barras, y las demás protecciones tendrán su tratamiento aparte. Es importante destacar que este informe está enmarcado dentro del Estudio del Sistema de Protección de la Electricidad de Caracas encomendado por esa compañía a ASINCRO C.A., y que aquí se incluye la descripción de las protecciones a nivel funcional. Los aspectos concernientes a los detalles de los esquemas y su interrelación con el mando de los interruptores estará contenido en un informe separado.

6

2. FILOSOFIA GENERAL DE LA ELECTRICIDAD DE CARACAS PARA LA PROTECCION DE GENERADORES

2.1. Generalidades.

En este capítulo se presenta la descripción de la filosofía utilizada por C.A. La Electricidad de Caracas para la protección de generadores. En esta descripción se incluye el circuito del generador, transformador elevador y transformador para servicios de la unidad, cuando éste está conectado directamente a la salida del generador. Las siguientes plantas de generación, pertenecientes a C.A. La Electricidad de Caracas, son las que han sido consideradas en el presente informe: 

Tacoa



Arrecifes



Oscar Augusto Machado (OAM)

El análisis de la filosofía de protección de generadores se basó en la revisión de los documentos y los diagramas unifilares, esquemáticos y trifilares que se indican en la sección 2.9 de este capítulo. Dicha información fue suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas para la realización de este estudio. En este análisis no se incluyen las protecciones internas de los transformadores y generadores.

7

2.2. Filosofía básica de protección de los generadores en C.A. La Electricidad de Caracas.

En líneas generales, la filosofía básica de protección de los generadores de C.A. La Electricidad de Caracas se basa en el empleo de las siguientes protecciones: 

Diferencial del generador



Diferencial del grupo transformador-generador



Falla a tierra del estator



Pérdida de campo



Falla a tierra del rotor



Direccional de sobrecorriente de fase y/o tierra



Sobrecorriente de fase y/o protección de distancia, como respaldo

Como se verá en las secciones subsiguientes, en algunas unidades de generación se presentan casos particulares con respecto al uso de estas protecciones. Por otra parte, debe mencionarse que en algunos casos aislados, correspondientes a unidades de muy baja capacidad, no se dispone de todas las protecciones mencionadas. Las unidades de gran capacidad de Tacoa y OAM (100 MVA o más) poseen, además, protecciones contra baja frecuencia, desbalances y potencia inversa. Las unidades de 503 MVA de Tacoa poseen adicionalmente protección contra alta frecuencia, baja tensión y baja carga, así como mayor número de protecciones para el transformador de servicios de la unidad y el transformador de la excitatriz.

8

2.3. Protección de los generadores de Tacoa.

La información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas permite describir las protecciones asociadas a las siguientes unidades de la planta de Tacoa: 

Unidad 2 (40 MW)



Unidades 3, 4, 5 y 6 (60 MW, 75 MVA)



Unidades 7, 8 y 9 (503 MVA)

En la tabla 2.1 se muestra la lista de las funciones de protección asociadas a cada unidad. Es posible destacar que todas las unidades mencionadas disponen de las siguientes protecciones: 










Pérdida de campo



Distancia



Balance de tensión



Diferencial del transformador de servicios de la unidad



Direccional de sobrecorriente de tierra (en 69 kV o 230 kV, dependiendo de la unidad)



Sobretensión

9

Las protecciones indicadas en la lista anterior corresponden a las protecciones de la unidad 2 (40 MW), la cual posee la menor cantidad de protecciones en la planta Tacoa. Adicionalmente, todas las demás unidades de Tacoa p oseen las siguientes protecciones: 

Falla a tierra del circuito de campo



Direccional de sobrecorriente de fase (en 230 kV)



Hilo piloto (en 230 kV, corresponde a la línea corta de llegada de los generadores a la S/E)

Las unidades 7, 8 y 9 (503 MVA) poseen además protecciones contra: alta frecuencia, baja frecuencia (principal y respaldo), baja tensión, baja carga, sobrecorriente con restricción de voltaje, sobrecorriente de secuencia negativa (desbalance), potencia inversa (principal y respaldo), diferencial de tensión, diferencial de la excitatriz, sobrecorriente de la excitatriz, y sobrecorriente del transformador de servicios de la unidad (temporizado e instantáneo).

10

TABLA 2.1 Protecciones asociadas a los generadores de Tacoa Unidad 2 (40 MW)

Unidades 3, 4, 5 y 6 Unidades 7, 8 y 9 (60 MW, 75 MVA) (503 MVA)


x

x

x


x

x

x


x

x

x

Sobretensión

x

x

x

Pérdida de campo

x

x

x

Balance de tensión

x

x

x

Diferencial del transf. de servicios de la unidad

x

x

x

Distancia

x

x

x

Direccional de sobrecorriente de tierra

x

x

x

Direccional de sobrecorriente de fase

x

x

Falla a tierra del campo

x

x

11

TABLA 2.1 (Continuación) Protecciones asociadas a los generadores de Tacoa Unidad 2 (40 MW)


Alta frecuencia

x

Baja frecuencia

x

Baja frecuencia (respaldo)

x

Baja Tensión

x

Baja Carga

x

Sobrecorriente con restricción de voltaje

x

Sobrecorriente de secuencia negativa

x

Potencia inversa

x

Potencia inversa (respaldo)

x

Diferencial de tensión

x

Diferencial de la excitatriz

x

Sobrecorriente de la excitatriz

x

12

TABLA 2.1 (Continuación) Protecciones asociadas a los generadores de Tacoa Unidad 2 (40 MW)


Sobrecorriente del transf. de servicios (instantáneo)

x

Sobrecorriente del transf. de servicios (temporizado)

x

Notas: 1.-En la información suministrada por C.A. La La Electricidad de Caracas sólo se ubicó relés de hilo piloto en las unidades 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 (para protección del circuito entre los transformadores elevadores y la subestación Tacoa a 230 kV). Las unidades 1 y 2 se conectan a la barra 3 d e Arrecifes, a 69 kV. 2.-En la información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas no se ubicaron las protecciones correspondientes a la unidad 1 (40 MW).

13

2.4. Protección de los generadores de Arrecifes.

La información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas permite describir las protecciones asociadas a las siguientes unidades de la planta de Arrecifes: Arrecifes: 

Unidad 1 (25 MVA)



Unidades 2 y 3



Unidades 4 y 5 (37.5 MVA)

En la tabla 2.2 se muestra la lista de las funciones de protección asociadas a cada unidad. Es necesario indicar que no se ubicaron esquemas detallados de las unidades 2 y 3; por esta razón no fue posible incluir la información sobre las capacidades de estas unidades. Es posible destacar que todas las unidades de la planta Arrecifes disponen de las siguientes protecciones: 




Diferencial del grupo transformador-generador transformador-generador






Sobrecorriente de fase



Direccional de sobrecorriente de tierra (en 69 kV)

Las unidades 3, 4 y 5 poseen protección contra pérdida de campo, la cual no está presente en las unidades 1 y 2. Las unidades 4 y 5 (37.5 MVA) poseen además protección contra falla a tierra en el rotor, la cual no está presente en la unidad 1 (25 MVA). Debido a que la información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas no incluyó los esquemas detallados de las unidades 2 y 3, no fue posible indicar si éstas poseen protección contra falla falla a tierra en el rotor.

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TABLA 2.2 Protecciones asociadas a los generadores de Arrecifes Unidad 1 (25 MVA)

Unidad 2


x

x

x

x


x

x

x

x


x

x

x

x

x

x

Pérdida de campo

Unidad 3

Unidades 4 y 5 (37.5 MVA)

Sobrecorriente de fase

x

x

x

x

Direccional de sobrecorriente de tierra

x

x

x

x

?

?

x

Falla a tierra del rotor

Nota: En la información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas sólo se ubicaron esquemas detallados de las unidades 1, 4 y 5. Por esta razón, la información sobre la capacidad de las unidades y la disponibilidad de relés de falla a tierra del rotor en las unidades 2 y 3 no aparece reseñada en esta tabla.

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2.5. Protección de los generadores de OAM.

La información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas permite describir las protecciones asociadas a las unidades 9, 10, 11 y 12 de la planta OAM. En la tabla 2.3 se muestra la lista de las funciones de protección asociadas a estas unidades. Es posible destacar que todas las unidades mencionadas disponen de protección: diferencial del generador, diferencial del transformador, contra falla a tierra del estator, contra pérdida de campo, de baja frecuencia, de sobrecorriente de secuencia negativa (desbalance), de sobrecorriente de fase en el generador, contra potencia inversa (antimotorización), direccional de sobrecorriente de fase y de tierra, sobretemperatura del generador, y contra sobre-excitación (Volts/Hertz).

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TABLA 2.3 Protecciones asociadas a los generadores de O.A.M. Unidades 9, 10, 11 y 12 (100 MW) Diferencial del generador

x

Diferencial del transformador

x


x

Pérdida de campo

x

Baja frecuencia

x

Sobrecorriente de secuencia negativa

x

Sobrecorriente de fase en el generador

x

Potencia inversa

x

Direccional de Sobrecorriente de fase (en 69 kV)

x

17

TABLA 2.3 (Continuación) Protecciones asociadas a los generadores de O.A.M. Unidades 9, 10, 11 y 12 (100 MW) Direccional de Sobrecorriente de tierra (en 69 kV)

x

Nota: En la información suministrada por C.A. La Electricidad de Caracas no se muestra el detalle del circuito de campo y, por lo tanto, n o aparece la información sobre la existencia de protección contra falla a tierra en el rotor.

18

2.6. Diagramas unifilares simplificados para describir las pro tecciones de los generadores en C.A. La Electricidad de Caracas.

En las figuras 2.1 a 2.6 se muestran los diagramas unifilares simplificados para describir las protecciones presentes en los generadores de C.A. La Electricidad de Caracas. En dichos diagramas no se incluye las protecciones internas de los transformadores y generadores, tales como relés detectores de temperatura, Buchholz, de presión súbita, etc. La nomenclatura utilizada para la designación de protecciones es la siguiente:

21: Protección de distancia 24: Protección contra sobre-excitación (Volts/Hertz) 27: Protección contra baja tensión 32: Protección contra potencia inversa (antimotorización) 37: Protección contra baja carga (sub-corriente) 40: Protección contra pérdida de campo 46: Protección contra desbalance de corriente (o secuencia negativa) 50: Protección de sobrecorriente instantánea 51: Protección de sobrecorriente temporizada 51V: Protección de sobrecorriente restringida por tensión 59: Protección de sobretensión. Cuando está conectada al transformador de puesta a tierra del generador permite detectar fallas a tierra en el estator.

19

60: Relé de balance de tensión 64F: Protección contra falla a tierra en el rotor 67: Protección direccional de sobrecorriente de fase 67N: Protección direccional de sobrecorriente de tierra 81: Relé de frecuencia 81S: Protección contra sobre-frecuencia 81B: Protección contra baja frecuencia 87: Protección diferencial 87G: Protección diferencial del generador 87T: Protección diferencial del grupo transformador-generador (en el caso de las unidades de O.A.M. es unicamente protección diferecial del transformador) 87TU: Protección diferencial del transformador para servicios de la unidad 87TE: Protección diferencial del transformador para la excitatriz 87L: Protección diferencial de línea (protección de hilo piloto, 87PW) 91: Relé diferencial de tensión

20

67N

87T

59 60 40 87TU 21

G

87G

59

Figura 2.1. Esquema unifilar de la unidad 2 de TACOA

21

67N

67

LINEA DE 230 kV (1.6 km) 87L (87PW)

87T

59 60 40 87TU

21

G

87G

64F

59

Figura 2.2. Esquema unifilar de las unidades 3,4, 5 y 6 de TACOA

22

67N

67

87L (87PW)

87T

87TE

60

51 59 51

91-2

50 27

87TU

G

87G

64F

81S 81B1 81B2

37

59

46

91-1 32-2 32-1 21 40 51V

Figura 2.3. Esquema unifilar de las unidades 7,8 y 9 de TACOA

23

67N

87T

40

51

G

87G

59

Figura 2.4. Esquema unifilar de las unidades 1 y 2 de ARRECIFES

24

67N

87T

40

51

G

87G

64

59

Figura 2.5. Esquema unifilar de las unidades 3, 4 y 5 de ARRECIFES

25

67N

67

87T

60

G

24

87G

81 30 51

46

40 32

59

Figura 2.6. Esquema unifilar de las unidades 9, 10, 11 y 12 de OAM

26

2.7. Similitudes y diferencias básicas en la protección de generadores en C.A. La Electricidad de Caracas.

Las protecciones que poseen todos los generadores de C.A. La Electricidad de Caracas que se analizan en este informe son las siguientes: 




Diferencial del grupo transformador-generador (ver nota abajo)






Direccional de sobrecorriente de tierra (en 69 kV o 230 kV, dependiendo de la unidad)

Nota: Las unidades 9, 10, 11 y 12 de la planta OAM poseen protección diferencial del transfomador elevador en vez de protección diferencial del grupo. La protección contra pérdida de campo está presente en casi todas las unidades; las excepciones son las unidades 1 y 2 de la planta Arrecifes. La protección contra fallas a tierra en el rotor está presente en un gran número de las unidades; las excepciones son la unidad 1 de Arrecifes y la unidad 2 de Tacoa, de acuerdo con los planos consultados. No fue posible verificar si las unidades de OAM o las unidades 2 y 3 de Arrecifes disponen de protección contra fallas a tierra en el rotor. La protección direccional de sobrecorriente de fase, conectada en la llegada de los circuitos de los generadores a la subestación (69 kV o 230 kV), está presente en las unidades 9, 10, 11 y 12 de la planta OAM, y en las unidades 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9 de la planta Tacoa. En los planos consultados no se observó la presencia de esta protección en las unidades de Arrecifes ni en las unidades 1 y 2 de Tacoa. La protección de sobrecorriente de fase está presente en todas las unidades de las plantas OAM y Arrecifes. En Tacoa unicamente las unidades de 503 MVA (7, 8 y 9) poseen protección

27

de sobrecorriente de fase, y ésta es distinta a la de las plantas OAM y Arrecifes, pues en Tacoa es protección de sobrecorriente con restricción de voltaje. Las unidades de Tacoa que no poseen protección de sobrecorriente de fase tienen, en su defecto, protección de distancia (la cual está presente, además, en las unidades de 503 MVA. Es decir, todas las unidades de Tacoa poseen protección de distancia). Todas las unidades de la planta Tacoa poseen protección diferencial del transformador de servicios de la unidad, y protección contra sobretensión y relés de balance de tensión, los cuales no se encuentran en las plantas OAM y Arrecifes, según los planos consultados. Las unidades de 100 MW de la planta OAM (9, 10, 11 y 12) y las unidades de 503 MVA de la planta Tacoa (7, 8 y 9) poseen, además, protección contra desbalances (sobrecorriente de secuencia

negativa),

protección

contra

baja

frecuencia

y

contra

potencia

inversa

(antimotorización). En el caso de las protecciones contra baja frecuencia y contra potencia inversa, existe una diferencia entre ambas plantas: las unidades de Tacoa poseen dos relés de protección para cada función (principal y respaldo), mientras que las unidades de la planta OAM poseen un relé de protección para cada función. Las unidades de 503 MVA de la planta Ampliación Tacoa (7, 8 y 9) poseen, además, protección de alta frecuencia, baja tensión, baja carga, diferencial de tensión, sobrecorriente del transformador de servicios (instantáneo y temporizado), sobrecorriente de la excitatriz, y diferencial del transformador de la excitatriz. En los documentos consultados no se ubicaron estas protecciones en las otras unidades de Tacoa ni en las unidades de las plantas OAM y Arrecifes. Las unidades 9, 10, 11 y 12 de la planta OAM poseen protección contra sobre-excitación (Volts/Herz) y contra sobretemperatura en el estator, las cuales no fueron ubicadas en las unidades de Tacoa ni Arrecifes.

28

2.8. Otras protecciones para generadores que no están presentes en los esquemas de C.A. La Electricidad de Caracas.

Además de las protecciones para generadores que comunmente se aplican en las unidades de C.A. La Electricidad de Caracas, la norma ANSI/IEEE C37.102-1987, titulada "Guide for AC Generator Protection", recomienda el uso de las siguientes protecciones: 

Protección contra sobre-excitación (Volts/Hertz), con el fin de proteger contra altos niveles de flujo magnético en el transformador elevador y en el generador, los cuales pudieran sobrecalentar el laminado de estos equipos y, eventualmente, destruirlos. Esta protección sólo está presente en las unidades 9, 10, 11 y 12 de la planta OAM.



Protección de sobretemperatura del estator, utilizando detectores de temperatura directamente imbuidos en el devanado del generador. Esta protección sólo está presente en las unidades 9, 10, 11 y 12 de la planta OAM.



Protección contra falla a tierra en el 100% del devanado del estator, con el fin de detectar fallas a tierra en el estator aún cuando éstas ocurran cerca del punto neutro de la conexión estrella del generador.



Protección contra pérdida de sincronismo, para evitar que una máquina que haya salido de sincronismo permanezca conectada al sistema y se causen daños a la misma por torques excesivos en el eje o fuerzas excesivas en los devanados.



Protección contra energización accidental, utilizando esquemas de detección de esta condición que no necesariamente serían detectados por las otras protecciones o el tiempo de actuación de ellas pudiera ser demasiado lento.

29



Protección contra sobrecargas en el generador, utilizando relés de sobrecorriente especialmente ajustados para operar antes de que se cumpla el tiempo definido por la curva de límite térmico del generador.



Protección de sobrecorriente en el neutro del generador, como respaldo al detector de falla a tierra en el estator, el cual actua mediante la detección de voltaje en el resistor de puesta a tierra.



Protección de sobrecorriente en el neutro del lado de alta tensión del transformador elevador (lado estrella con puesta a tierra), como respaldo ante fallas a tierra en el transformador o en el sistema.

30

2.9. Documentos de C.A. La Electricidad de Caracas consultados.

a) Informe: "Sistema de Protecciones Eléctricas Area Generación. Planta Ampliación Tacoa Unidades 7, 8 y 9". C.A. La Electricidad de Caracas Saica-Saca. División Diseño del Sistema. Sección Comunicaciones. Elaborado por: Ing. L. Renwick-Z, Revisado por: Ing. A. Sánchez, Octubre 1992. b) Planos: Número

Elaborado por

Título del plano

7K2E0197

Toshiba

Tacoa Power Plant Extension Units 7 & 8 - Schematic Diagrams

TAC-8-2022

Sofina

Tacoa Extension Unit 3, Schematic Control Diagram. Generator Breaker-Gen. Lockout-Gen. Field BreakerRegulation Control

TAC-8-2022

Sofina

Tacoa Extension Unit 4, Schematic Control Diagram. Generator Breaker-Gen. Lockout-Gen. Field BreakerRegulation Control

TAC-8-176

Sofina

Tacoa Power Plant Unit 3. Single line diagram of electrical auxiliaries

TAC-8-4287

Sofina

Tacoa Power Plant Unit 4. Single line diagram of electrical auxiliaries

TAC-8-2021

Sofina

Tacoa extension unit 3. Three line schematic diagram

TAC-1008-2021

Sofina

Tacoa extension unit 5. Three line schematic diagram

31

b) Planos Consultados (Continuación):

Número

Elaborado por

Título del plano

TAC-1008-5390

Sofina

Tacoa Power Plant Unit 5. General single line diagram of Generator 5 equipment

TAC-1008-6000

Sofina

Tacoa Extension Unit 5, Elementary Diagram. Control Generator Breaker-Generator Lockout-Generator Field Breaker-Regulation

TAC-2008-8625

Sofina

Tacoa Extension Unit 6, Elementary Diagram. Control Generator Breaker-Generator Lockout-Generator Field Breaker-Regulation

BK-1A-4523-2

Westinghouse

The Kuljian Corp.-CA La Electricidad de Caracas-Planta Tacoa Generator No. 2- 3 Line AC Diagram Sh.#3

BK-1A-3630-3

Westinghouse

CA La Electricidad de Caracas-Planta Tacoa-Unit #1 2300V Switchgear Circuits for Units #1, #2, #3, #4

902B782-3

E de C

Planta Arrecifes Generador #5

902B782-6

E de C

Planta Arrecifes Generador #5. Circuitos de Control Generador No. 5

902B782-4

G. E.

Arrecifes Gen. 5. Excitation Cubicle

32

b) Planos Consultados (Continuación):

Número

Elaborado por

Título del plano

A4-254-31

E de C

Planta Arrecifes Generador #4

A4-254-33

E de C

Planta Arrecifes Generador #4. Circuitos de Control Generador No. 4

A4-254-32

G. E.

Arrecifes Gen. 4. Excitation Circuits Gen. 4

A1-254-1

E de C

Gen. 1 Power Circuit - Arrecifes

A1-254-3

E de C

Planta Arrecifes. Circuitos de Control Generador 1.

A4-254-2

E de C

25000 KVA Gen No.1 Field Circuits

E-309-2

E de C

Diagrama Unifilar de las Máquinas de Tacoa y las interconexiones de servicios auxiliares

T-G100011

Toshiba

Tacoa

230kV

Substation, Single line diagram for

protective relay and metering. ARR-06-93-125- E de C

Diagrama Funcional de Protecciones. Arrecifes 69 KV -

E

Barra 3

ARR-07-93-29-

E de C

E OAM-08-92127-E

S/E Arrecifes Barra 1 y 2. Diagrama Funcional de Protecciones.

Jantesa

S/E O.A.M. 69 KV- Barras I-II, Diagrama Unifilar. Planta O.A.M. - Unidades 9, 10 , 11 y 12

33

3. PROTECCION DEL SISTEMA DE 230 kV

3.1. Generalidades

En este capítulo se presenta la descripción de la filosofía empleada por la C.A. La Electricidad de Caracas para la protección de su sistema de transmisión en 230 kV. Los objetivos específicos de esta parte son revisar la filosofía de protección de líneas, transformadores de relación 230/69 kV, barras e interruptores. Para tal fin, se estudiaron los diagramas unifilares y los esquemas funcionales de protección de las Subestaciones en 230 kV.

3.2. Descripción del sistema y filosofía general de protección

El sistemas de transmisión de la Electricidad de Caracas está constituido por siete (7) subestaciones en 230 kV. Estas son: Boyacá, Convento, Junquito, OMZ, Papelón, Pedrera y Tacoa. Con excepción de Pedrera 230 kV, todas las subestaciones se caracterizan por tener un arreglo de barras del tipo interruptor y medio, o interruptor y medio modificado, con dos circuitos de salida para cada tres interruptores en el primer caso, y bancos de transformación con conexión a las barras en el segundo. En la Subestación Pedrera el arreglo de barras es en anillo, con un circuito de salida para cada dos interruptores. En general, los esquemas de protección utilizados en este sistema de transmisión se reducen a una combinación de los siguientes:

34

En líneas: ### Comparación ### Protección

de fases (78)

de distancia (21) en esquema de disparo transferido con subalcance permitido

(DTSP) ### Protección ###

de distancia (21) en esquema de disparo transferido directo (DTD)

Protección de distancia (21) en esquema de comparación direccional en el modo híbrido (CDMH)

### Protección

de distancia (21) sin enlace de comunicación

### Protección

diferencial con relés de hilo piloto (87PW)

### Protección de

sobrecorriente direccional de fase y neutro (67 y 67N)

### Protección

de sobre y baja presión de aceite en cable (63)

### Protección

de potencia inversa (32)

### Protección

de sobre y baja frecuencia (81)

### Protección

de sobre y bajo voltaje (47)

En transformadores: ### Protección diferencial ### Protección de ### Protección

(87T)

sobrecorriente direccional de fase y neutro (67 y 67N)

de sobre y baja presión de aceite en cable (63)

En barras: ### Protección diferencial

(87B)

En interruptores: ### Protección

de respaldo local a falla de interruptor (50BF)

35

3.3. Protección de líneas de 230 kV

Las protecciones utilizadas en las líneas de 230 kV se resumen en la Tabla 3.1: Tabla 3.1: Protección de líneas de 230 kV. Líneas

No ctos.

BoyacáConvento

1

BoyacáTacoa

1

ConventoTacoa

1

ConventoSta. Ter.

1

JunquitoOMZ

2

JunquitoPapelón

1

JunquitoTacoa

1

OMZPapelón

2

PapelónPedrera

2

Protección primaria

Protección secundaria

Protección de respaldo

Observaciones

Comparación de fases (78)

Relés de distancia (21)

Relés de sobrecorriente direccional de neutro (67N)

### Esquema de la




### Esquema de la


Relés de distancia (21) en esquema de DTSP


### Esquema de la


Relés de distancia (21-2)


### Esquema de la


Relés de distancia (21) en esquema de DTD


### Esquema de la




### Esquema de la


Relés de distancia (21) en esquema de DTSP


### Esquema de la


Relés de distancia (21) en esquema de DTD


### Esquema de la


Relés de distancia (21) en esquema de CDMH


### Esquema de la

Fig. 3.3. ### Hay relé (63). Fig. 3.3. ### Hay relé (63) Fig. 3.1. Fig. 3.5. ### Hay relé (32), relé (81) y relé (47) Fig. 3.2. ### Hay relé (63) Fig. 3.3. Fig. 3.1. Fig. 3.2. ### Hay relé (63) en el cto. 2 Fig. 3.4. ### Hay relé (63) en el cto. 2

36

Tabla 3.1: Protección de líneas de 230 kV (continuación). Líneas

No ctos.

PapelónSta. Ter.

1

TacoaArrecifes

2

Protección primaria

Protección secundaria


Observaciones




### Esquema de la

Relés de sobrecorriente direccional (67 y 67N)

### Esquema de la

Relés de hilo piloto (87PW)

Fig. 3.3. ### Hay relé (32), relé (81) y relé (47) Fig. 3.7.

### Hay relé (63) en el cto. 1 TacoaPta. Tacoa

7

Relés de hilo piloto (87PW)

Relés de sobrecorriente direccional (67 y 67N)

### Esquema de la Fig. 3.6.

En la Tabla 3.1 se observa que en las líneas del anillo de 230 kV la protección primaria viene dada por esquemas y relés de comparación de fases (78). Estos ordenan el disparo del circuito en caso de falla interna, e inician recierre (79). Tienen un equipo transmisor/receptor que se comunica con el otro extremo de la línea vía señal de onda portadora o enlace de microondas. La protección secundaria es un esquema de comparación direccional con disparo transferido por subalcance permitido o disparo transferido directo. El esquema se ensambla con relés de distancia (21) y un canal de comunicación con enlace vía microondas. Los relés de distancia o el equipo de tono ordenan el disparo del circuito en caso de falla interna, e inician recierre (79). Como se observa, en algunas subestaciones la protección se basa en relés de distancia sin canal de comunicación y para el caso de líneas con alimentación débil en un extremo (líneas Papelón-Pedrera), se utilizan esquemas de comparación direccional en el modo híbrido y sistemas de onda portadora. La protección de respaldo es siempre un relé de sobrecorriente direccional de neutro (67N). Cuando la línea constituye un enlace de interconexión, hay disparo por relé de potencia inversa (32), frecuencia (81) y tensión (47).

37

En líneas muy cortas de alimentación a generadores o transformadores se utiliza como protección principal un esquema diferencial con relés de hilo piloto (87PW). El monitor de hilo piloto (74-85), permite enviar disparo transferido al otro extremo. Como protección de respaldo se tienen relés direccionales de sobrecorriente de fase y neutro (67 y 67N), con unidades de sobrecorriente con retardo de tiempo. En los casos donde el circuito de salida posee algún tramo de cable subterráneo se tienen relés que supervisan la presión de aceite del aislamiento (63). Estos ordenan el disparo y el bloqueo local de los interruptores del circuito y envían disparo transferido al otro extremo. Las Figuras 3.1 a la 3.7 ilustran los siete (7) esquemas fundamentales utilizados para la protección de líneas de 230 kV.

38

39

40

41

42

43

44

45

3.4. Protección de transformadores de 230/69 kV

Las protecciones utilizadas en los transformadores de 230/69 kV se resumen en la tabla 3.2: Tabla 3.2: Protección de transformadores de 230/69 kV. S/E 's

No de los Trf 's

Protección Principal


Boyacá 230 kVBoyacá 69 kV

1y2

Relé diferencial (87T)

Relés de sobrecorriente ### direccional (67 y 67N)

Esquema de la Fig. 3.8.

1y2




3


Relés de sobrecorriente ### Esquema de la Fig. 3.8. direccional (67 y 67N) ### Se sustituye el (67X) por un (86/67).

4


Relés de sobrecorriente ### Esquema de la Fig. 3.8. direccional (67 y 67N) ### Se sustituye el (67X) por un (86/67). No hay (86/67) en 69 kV. ###

1y2




Junquito 69 kV

3


Relés de sobrecorriente ### direccional (67 y 67N) ###

Esquema de la Fig. 3.8. No hay (86/67) en 69 kV.

Papelón 230 kVPapelón 69 kV

1y2




Pedrera 230 kVPedrera 69 kV

1, 2 y 3


Relés de sobrecorriente ### direccional (67 y 67N) ###

Esquema de la Fig. 3.8. No hay (86/67) en 69 kV.

1




2


Relés de sobrecorriente ### Esquema de la Fig. 3.11. direccional (67 y 67N) ### La alimentación de corriente del (87T) se extiende hasta el interruptor de unión de barras.

Convento 230 kVConvento 69 kV

Junquito 230 kV-

Tacoa 230 kVArrecifes 69 kV

Observaciones

En la Tabla 3.2 se observa que la protección principal del transformador es siempre un relé diferencial (87T). Este actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86/87 ú 86T) que dispara y bloquea el cierre de los interruptores correspondientes en 230 y 69 kV.

46

Como protección de respaldo se tienen relés de sobrecorriente direccional de fase y neutro (67 y 67N), con unidades de sobrecorriente con retardo de tiempo. Estos generalmente operan sobre un relé de disparo con reposición manual (86/67) en 230 ó 69 kV. En algunos casos no hay (86/67) y el disparo lo pueden realizar los (67) directamente o a través de un relé auxiliar (67X), sin ordenarse bloqueo de cierre. Cuando el transformador es alimentado a través de una línea el disparo a 230 kV se envía a través del monitor de hilo piloto de la protección diferencial de la línea. Las Figuras 3.8 a la 3.11 ilustran los cuatro (4) esquemas fundamentales utilizados para la protección de los transformadores de 230/69 kV.

47

48

49

50

51

3.5. Protección de barras de 230 kV

Las protecciones utilizadas en las barras colectoras de 230 kV se resumen en la tabla 3.3: Tabla 3.3: Protección de barras de 230 kV S/E

Protecciones Barra 1

Observaciones Barra 2

Boyacá

Relé diferencial (87B)


Esquema de la Fig. 3.12

Convento




Junquito




OMZ




Papelón




Pedrera

Relés (78), (21) y (67N)

Relés (78), (21) y (67N)


Tacoa




Del análisis de la tabla 3.3 se desprende que en todas las barras colectoras de las subestaciones en 230 kV, exceptuando las de la S/E Pedrera, se tienen esquemas unitarios de protección diferencial contra fallas internas entre fases y a tierra. En caso de falla interna el diferencial de barra (87B) actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86B), el cual enviá señal de disparo y bloqueo a todos los interruptores de la barra. Si el esquema de la subestación es de interruptor y medio modificado, tambíen se dispara y bloquea el interruptor del banco de transformación en el lado de 69 kV, o el de transferimiento cuando este se encuentra en servicio con el transformador. En la subestación Pedrera 230 kV, por sus características de configuración en anillo, las barras colectoras quedan protegidas a través de los relés de las líneas (78-21-67N). Las Figuras 3.12 a la 3.14 ilustran los tres (3) esquemas fundamentales utilizados para la protección de las barras en 230 kV.

52

53

54

55

3.6. Protección de respaldo local contra falla de interruptor

Los esquemas de respaldo local contra falla de interruptor utilizados en las subestaciones de 230 kV se resumen en la tabla 3.4: Tabla 3.4: Protección de respaldo local a falla de interruptor en 230 kV Esquema

S/E ' s donde aplica

Observaciones

### Boyacá Para circuitos de Línea sin (86BF). Fig. 3.15

Para circuitos de Trf. sin (86BF). Fig. 3.16

Sólo el BF del interruptor intermedio de la bahía envía disparo transferido al otro extremo de la línea. Cuando opera el BF de un interruptor adyacente a la barra no se bloquea ### el cierre del interruptor intermedio de la bahía.

### ### Junquito

Sólo aplica en los Bays 1 y 2. Por su configuración de interruptor y medio modificado al fallar algún interruptor adyacente a la barra también se envía disparo al interruptor en 69 kV del Trf. conectado a la misma. T1 y T2 se envían a los interruptores asociados a las barras, al TX y al ### interruptor fallado. T1 se envía a los restantes interruptores. ###

### Boyacá

Sólo el BF del interruptor intermedio de la bahía envía disparo transferido al otro extremo del transformador. Cuando opera el BF de un interruptor adyacente a la barra no se bloquea ### el cierre del interruptor intermedio de la bahía.

### Convento

Para circuitos de Línea con (86BF). Fig. 3.17

Junquito

Cuando falla alguno de los interruptores de la línea Santa Teresa no se envía disparo transferido a la S/E Santa Teresa. Por su configuración de interruptor y medio modificado al fallar algún ### interruptor adyacente a la barra también se envía disparo al interruptor en 69 kV del Trf. conectado a la misma. No hay intento de disparo instantáneo del interruptor fallado por 50BF### IT.

### ###

Sólo aplica en el Bay 3. Por su configuración de interruptor y medio modificado al fallar algún interruptor adyacente a la barra también se envía disparo al interruptor en 69 kV del Trf. conectado a la misma.

OMZ

### Papelón

En los Bays 1 y 3 no hay intento de disparo instantáneo del interruptor fallado por 50BF-IT. En los bays 1 y 3 el (86BF) se sustituye por un (50BF-T) excepto en el ### interruptor G.

Pedrera Tacoa

###

No hay intento de disparo instantáneo del interruptor fallado por 50BF-

IT.

56

Tabla 3.4: Protección de respaldo local a falla de interruptor en 230 kV (continuación) Esquema

S/E ' s donde aplica

Observaciones

Convento

###

Para circuitos de Trf. con (86BF).

Junquito

### ###

Fig. 3.18

Papelón

###

Por su configuración de interruptor y medio modificado al fallar algún interruptor adyacente a la barra también se envía disparo al interruptor en 69 kV del Trf. conectado a la misma. No hay intento de disparo instantáneo del interruptor fallado por 50BF### IT. Sólo aplica en el Bay 3 Por su configuración de interruptor y medio modificado al fallar algún interruptor adyacente a la barra también se envía disparo al interruptor en 69 kV del Trf. conectado a la misma.

En los Bays 1 y 3 no hay intento de disparo instantáneo del interruptor fallado por 50BF-IT. ### En los bays 1 y 3 el (86BF) se sustituye por un (50BF-T) excepto en el interruptor G.

Pedrera Tacoa

###

No hay intento de disparo instantáneo del interruptor fallado por 50BF-

IT.

Para la protección de respaldo local en 230 kV se utilizan relés contra falla de interruptor (50BF). Estos generalmente actúan sobre un relé de disparo con reposición manual (86BF), que dispara y bloquea el cierre de todos los interruptores asociados además de ordenar el disparo transferido a los extremos de las otras fuentes de alimentación a la falla. Si la fuente es una línea, este disparo se envía a través del transmisor del comparador de fases (78TX), el transmisor del equipo de tono (85TX), o el monitor de hilo piloto (74-85). Si es un transformador, el disparo y el bloqueo se transfieren al interruptor de 69 kV, o al interruptor de transferimiento, a través del (86BF), o el (86T). Cuando la falla es en un interruptor de la barra, el (86BF) puede enviar señal de disparo y bloqueo de cierre a todos los interruptores correspondientes a través de sus contactos auxiliares o los del (86B). Los (50BF) se inician por las protecciones de las líneas (78, 21, 87PW, 74-85, 67 ó 67 N), las protecciones del transformador (86T, 63 del cable, 67 ó 67N), o la protección diferencial de barra (a través del 86B). En algunas subestaciones hay inicio por equipo de tono (85).

57

Debe destacarse también que el (50BF) intenta un disparo instantáneo del interruptor que protege a través del 50BF-IT, aunque en S/E's como Convento, Papelón (Bay 1 y 3) y Tacoa no se observa esta filosofía. Las Figuras 3.15 a la 3.18 ilustran los cuatro (4) esquemas fundamentales utilizados para el respaldo local contra falla de interruptor en 230 kV, pudiéndose analizar el caso de falla de uno de los interruptores de la barra cuando el cortocircuito es en el punto F1, o falla del interruptor intermedio de la bahía cuando el cortocircuito es el pun to F2.

58

59

60

61

62

3.7. Documentación consultada Esquema unifilar

PGE-01-83-83-E

DIAGRAMAS UNIFILARES 230 KV:

- S/E TACOA

T-G100011

- S/E PATIO PAPELON (1/2)

PAP-1274/01

- S/E PATIO PAPELON (2/2)

PAP-1274/02

- S/E BOYACA

PE 7605/FAY

- S/E JUNQUITO - S/E PEDRERA - S/E CONVENTO - S/E OMZ

JUN-1-72-1 PED-03-88-50-E PDG-68-18 OMZ-07-86-81-E

FUNCIONALES DE PROTECCION 230 KV:

- S/E CONVENTO

CON-07-93-35E

- S/E PEDRERA

PED-06-93-96-E

- S/E PAPELON

PAP-06-93-81-E

- S/E OMZ

OMZ-06-93-74-E

- S/E BOYACA

BOY-06-93-77-E

- S/E JUNQUITO - S/E TACOA

JUN- 09-93-453 TAC-08-93-25

63

DIAGRAMAS UNIFILARES 69 KV:

- S/E O.A.M., BARRAS I Y II (UNIDADES 9, 10, 11, 12) - S/E CONVENTO - S/E GUAIRA - S/E JUNQUITO, BARRAS 1 Y 2 - S/E ARRECIFES, BARRA 3 - S/E ARRECIFES, BARRAS 1 Y 2 - S/E TARZILANDIA - S/E CURUPAO - S/E COTA MIL, BARRAS 1 Y 2 - S/E PEDRERA

OAM-08-92-127-E EPS-113 LAG 6-001 JUN-477/31 EG-113 ARR-05-83-02-E TAR 578/E001 CUR 1173/10 CM-580/33 PED 174/56

- S/E BOULEVARD

BOU-1175/39

- S/E PAPELON

PAP-174/112

- S/E MAGALLANES, BARRAS 1 Y 2

MAG 278/028

- S/E MAGALLANES, BARRAS 3 Y 4

MAG 278/010

- S/E PANAMERICANA, BARRAS 1 Y 2 - S/E BOYACA

PAN-11-86-66-E 141-011-000

64

FUNCIONALES DE PROTECCION 69 KV:

- S/E PEDRERA

PED-02-94-71-E

- S/E PANEMERICANA

PAN-01-94-47-E

- S/E TARZILANDIA, BARRA 1 Y 2

TAR-02-94-237-E

- S/E COTA MIL

COT-03-94-E

- S/E JUNQUITO

JUN-01-94-46-E

- S/E GUAIRA - S/E ARRECIFES, BARRA 1 Y 2

GUA-03-94-101-E ARR-07-93-29-E

- S/E ARRECIFES, BARRA 3

ARR-06-93-125-E

- S/E CONVENTO, BARRA 1 Y 2

CON-07-93-208-E

- S/E CONVENTO, BARRA 3 Y 4

CON-07-93-101-E

- S/E MAGALLANES, BARRA 1 Y 2

MAG-08-93-31-E

- S/E MAGALLANES, BARRA 3 Y 4

MAG-08-93-46-E

-S/E PAPELON

PAP-07-93-211-E

- S/E BOYACA

BOY-06-93-77-E

DIAGRAMA UNIFILAR DEL SISTEMA EDC:

VCAD50

65

4. PROTECCION DE LOS SISTEMAS DE 69 Y 30 kV. 4.1. Descripción del sistema.

En este capítulo de se describe la filosofía general de protecciones de la parte del sistema que comprende los niveles de tensión de 69 y 30 kV. Este sistema está formado por las líneas y subestaciones de 69 kV (12 se encuentran formando un anillo); y los cables y subestaciones de 28.8 kV (30 kV). Las subestaciones del anillo en 69 kV están alimentadas desde los transformadores de 230/69 kV en conexión estrella-estrella con terciario en delta. Las demás subestaciones de 69 kV son radiales, así como las subestaciones de 30 kV. En general, los esquemas de protección utilizados en los sistemas de 69 y 30 kV se reducen a una combinación de los siguientes: 

Protección de distancia sin enlace de comunicaciones



Protección de distancia en esquema de subalcance permisivo con disparo transferido (PUTT).



Protección de hilo piloto



Comparación de fases



Protección de sobrecorriente direccional



Protección de sobrecorriente no-direccional



Protección diferencial



Protección de sobre y baja presión.

En las secciones siguientes se describe el esquema de protección utilizado en cada elemento.

66

4.2. Protección de las líneas del anillo de 69 kV.

La protecciones utilizadas en las líneas del anillo de 69 kV se resume en la Tabla 4.1.

TABLA 4.1. Protección de las líneas del anillo en 69 kV. LINEAS Cota MilConvento PapelónConvento OAMPapelón PanamericanaOAM JunquitoPanamericana MagallanesJunquito MagallanesCota Mil MagallanesBoyacá MagtallanesTarzilandia MagallanesConvento MagallanesArrecifes Cota MilGuaira ArrecifesGuaira TarzilandiaConvento

No. de Circuitos 2 2 2



Relé de Hilo Piloto Relé de distancia

Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales

2

Comparación de fases Comparación de fases Relé de distancia en esquema PUTT Comparación de fases Relé de Hilo Piloto

2

Relé de Hilo Piloto

Relés de sobrecorriente direccionales

2



2



4

Comparación de fases Comparación de fases Relé de distancia es esquema PUTT Relé de hilo Piloto


2 2 2

2 2 2

Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales

Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales Relés de sobrecorriente direccionales

67

De la Tabla 4.1 se desprende que las líneas y cables del anillo de 69 kV están protegidas con relés direccionales de sobrecorriente de fase (67) y de tierra (67N), como protección de respaldo; y como protección principal uno de los siguientes cuatro esquemas siguientes: 1.

Relé de distancia (21).

2.

Relé de distancia (21) en esquema de subalcance permisivo con disparo tranferido

(PUTT). 3.

Comparación de fases (78).

4.

Relé de hilo piloto (87PW).

En los casos donde aplica, existe disparo del interruptor de línea por el relé de presión (63), el cual detecta anomalías en la presión del gas de aislamiento para los cables o tramos de cable de alta tensión. Las características particulares de cada esquema depende del tipo y fabricante del relé. Algunas observaciones generales que pueden hacerse son las siguientes: ###

El esquema con relés direccionales de sobrecorriente está formado por tres relés de fase y

uno de tierra, este último polarizado con tensión residual. ### El

esquema con relé de hilo piloto es del tipo corriente circulante. El hilo piloto está

supervisado por un relé que detecta cortocircuitos o apertura de dicho hilo (74-85). ###

En los casos donde existe reenganche, la protección principal inicia el reenganche (79) de

la línea. Las figuras 4.1 a 4.4 resumen los cuatro esquemas fundamentales utilizados para la protección de las líneas del anillo de 69 kV.

68

Figura 4.1. Esquema No. 1 Protección principal: relé de distancia (21) Protección de respaldo: relés de sobrecorriente direccionales (67 y 67N). Otras protecciones (donde aplica): relé de presión (63) Líneas donde aplica: Papelón-Convento (2 circuitos).

21

79

21

50BF

67

67N

50BF

63

63

79

67

67N

69

Figura 4.2. Esquema No. 2 Protección principal: relé de distancia (21) es esquema PUTT. Protección de respaldo: relés de sobrecorriente direccionales (67 y 67N). Otras protecciones (donde aplica): relé de presión (63) Líneas donde aplica: Junquito-Panamericana Junq uito-Panamericana (2 circuitos). Arrecifes Guaira (2 circuitos).

21

79

85 50BF

67

67N

21

85 50BF

63

63

79

67

67N

70

Figura 4.3. Esquema No. 3 Protección principal: comparación de fases (78) Protección de respaldo: relés de sobrecorriente direccionales (67 y 67N). Otras protecciones (donde aplica): relé de presión (63) Lineas donde aplica: OAM-PApelón (2 circuitos) Panamericana-OAM (2 circuitos) Magallanes-Junquito (2 circuitos) Magallanes-Arrecifes (4 circuitos) Cota Mil-Guaira (2 circuitos)

78

79

78

50BF

67

67N

50BF

63

63

79

67

67N

71

Figura 4.4. Esquema No. 4 Protección principal: relé de hilo piloto (87PW) Protección de respaldo: relés de sobrecorriente direccionales (67 y 67N). Otras protecciones (donde aplica): relé de presión (63) Lineas donde aplica: Cota Mil-Convento Magallanes-Cota Mil Magallanes-Boyacá Boyacá-Tarzilandia Tarzilandia-Convento

87PW

79

87PW

50BF

50BF

74-85

79 74-85

67

67N

63

63

67

67N

72

4.3. Protecciones asociadas a las subestaciones del anillo de 69 kV.

Las subestaciones del anillo de 69 kV han sido concebidas bajo un esquema de barra principal seccionada con transferimiento. A excepción de la barra 3 de la S/E Arrecifes 69 kV, todas las barras de las subestaciones poseen un interruptor de transferencia por cada dos barras. Las barras están protegidas con protección diferencial (87B) y los interruptores son respaldados por relés de sobrecorriente que actúan como relés de falla de interruptor (50BF). La Figura 4.5. muestra el esquema típico para una subestación con dos barras principales, con interruptor de enlace e interruptor de transferencia. La protección diferencial de barras (87B) actúa sobre un relé de disparo multicontacto con reposición manual (86B), el cual dispara todos los interruptores de la barra correspondiente. En aquellos casos donde existe canal de comunicaciones (casi todos), la protección contra falla de interruptor (50BF), envía una orden de disparo sobre el interruptor remoto para despejar la falla no atendida por el intrerruptor local que eventualmente haya fallado. BARRA DE TRANSFERENCIA

87B1

87B2

IT

IT 86B1

86B2

BARRA 1

BARRA 2 UB UB = Unión de barras IT = Interruptor deTransferencia

Figura 4.5. Esquema de protección diferencial de barras para las subestaciones de 69 k V.

73

4.4 Protección de líneas radiales en 69 kV

Las líneas radiales en 69 kV del sistema de subtransmisión de la Electricidad de Caracas las conforman los cables subterráneos y conductores aéreos que se derivan de las doce (12) subestaciones que conforman el anillo de 69 kV y alimentan a las siguientes instalaciones : 

Subestaciones en 69 kV que no conforman el anillo (radiales).



Subestaciones radiales de 69/30 kV.



Subestaciones de Distribución.

Dada la variedad del tipo de instalaciones que alimentan estas líneas radiales, así como también la evolución histórica de la red de subtransmisión de la Electricidad de Carcas, existe una cantidad considerable de esquemas de protección pa ra dichas líneas. En la Tabla 4.3 presentada en las páginas siguientes se indican los esquemas de protección utilizados en cada una las líneas radiales de 69 kV de la Electricidad de Caracas, clasificados de acuerdo a las protecciones principales y de respaldo. En general, los esquemas presentados en la Tabla 4.3 pueden agruparse dentro de la siguiente estructura : 

Tipos de protecciones de principales utilizadas : 

Relés de distancia (21) con o sin equipo de tono para disparo transferido.



Relés diferenciales de línea tipo hilo-piloto (87PW).



Relés diferenciales de transformadores (87T).



Conjuntos de relés de sobrecorriente (50,51,50N,51N).



Conjuntos de relés de sobrecorriente direccionales (67/50, 67/50N).

74





Relé comparador de fases

Tipos de protecciones de respaldo utilizadas : 

Conjuntos de relés de sobrecorriente (50,51,50N,51N).



Conjuntos de relés de sobrecorriente direccionales (67,67N,67/50,67/50N).



Relés de distancia (21) .

75

TABLA 4.3. Esquemas de Protección de líneas radiales en 69 kV No. del Esquema

1

Subestación de Nombre del Origen Circuito Arrecifes Guaira 1

4

Guaira 2

Arrecifes

Aereopuerto 1

Relé de distancia

Relés de sobrecorriente

Arrecifes

Aereopuerto 2

(sin equipo de tono)

direccionales

OAM

Vega 1

[21]

[67], [67N]

OAM

Vega 2

Panamericana

Pdo María 1

Relé de distancia

Relés de


sobrecorriente

[21]

[50/51], [50/51N]

Relé de distancia



direccionales (con inst.)

[21]

[67/50], [67/50N]

Relé de distancia

Relés de

(sin equipo de tono) [21]

sobrecorriente direccionales y sobrecorriente [50], [51N]

Relé de distancia

Relés de

(con equipo de tono)

sobrecorriente

[21]

[50/51], [50/51N]

Relé de distancia

Relé de distancia y

(con equipo de tono)

sobrecorr. direc. de tierra

[21]

[21], [67N]

Relé diferencial de


Panamericana

Pdo María 2

Curupao

Convento

Junquito

Barbecho 1

Junquito

Panamericana

Barbecho 2

Metro 1

5 Panamericana

Metro 2

Pedrera

Boulevard 1

6

7

Protección de Respaldo

Arrecifes

2

3


Pedrera

Boulevard 2

Magallanes

Catia 2

Magallanes

Catia 3

Convento

Chacao 3

Convento

Serv. Planta

Guaira

Guaira 1

línea tipo hilo-piloto

direccionales

Guaira

Guaira 2

[87PW]

[67], [67N]

Cota Mil

Santa Rosa 1

Cota Mil

Santa Rosa 2

Cota Mil

Santa Rosa 3

Cota Mil

Santa Rosa 4

76

No. del Esquema

8

9

10

11

12

TABLA 4.3. Esquemas de Protección de líneas radiales en 69 kV (Cont.) Subestación de Nombre del Protección Principal Protección de Respaldo Origen Circuito Magallanes Propatria 1 Convento

Urbina 3

Convento

Don Bosco 4

Tarzilandia

Castellana 1

Tarzilandia

Castellana 2

Tarzilandia

Castellana 3



Tarzilandia

Castellana 4


inst. y temp. fase; inst. tierra

Boyacá

Púnceres 1

[87PW]

[50/51], [50N]

Boyacá

Púnceres 2

Boyacá

Púnceres 3

Boyacá

Púnceres 4

Boyacá

Conde 1

Boyacá

Conde 2

Boyacá

Conde 3

Boyacá

Conde 4 Relé diferencial de



inst. y temp. fase y tierra

[87PW]

[50/51], [50/51N]




temp. fase y tierra

[87PW]

[51], [51N]




inst. y temp. fase

[87PW]

[50/51]

Pedrera

Pedrera

Magallanes

Trinidad 1

Trinidad 2

Propatria 1

Magallanes

Metro 1

Magallanes

Metro 2



Convento

Metro 1



Convento

Metro 2

[87PW]

[67/50], [67/50N]

Convento

Chacao 1




direcc. fase e inst. tierra

[87PW]

[67], [50N]

13 Convento

Chacao 2

77

No. del Esquema 14

15

16

17

18

19

20

21

TABLA 4.3. Esquemas de Protección de líneas radiales en 69 kV (Cont.) Subestación de Nombre del Protección Principal Protección de Respaldo Origen Circuito Relé diferencial de Relés de sobrecorriente Magallanes

Arrecifes

Catia 1

S/E C

transformador

direccionales

[87T]

[67], [67N]



transformador

temp. fase y tierra

[87T]

[51], [51N]



transformador


[87T]

[50/51], [50/51N]

Arrecifes

Picure 1

Arrecifes

S/E F

Convento

Don Bosco 1



Convento

Don Bosco 2

inst. y temp. fase, inst. tierra

inst. fase y tierra

Convento

Don Bosco 3

[50/51], [50N]

[50/51], [50N]

Curupao

Trapichito 1

Curupao

Trapichito 2

Curupao

Guarenas

Curupao

Guatire

Curupao

Bco. Comp. 1

Curupao

Bco. Comp. 2

Curupao

Bco. Comp. 3

Junquito

Antimano 1

Junquito

Antimano 2

Papelón

Placer 1


Papelón

Placer 2

inst. y temp. fase, inst. tierra

Papelón

Cortada 1

Papelón

Cortada 2

Arrecifes

S/E Y2

Convento

Convento

Urbina 1

Urbina 1

Relés de sobrecorriente inst. y temp. fase, inst. tierra

-

[50/51], [50N]

-

[50/51], [50/51N]



inst. fase y tierra

temp. fase, inst. y temp. tierra

[50], [50N]

[51], [50/51N]



inst. fase y tierra

temp. e inst. fase, inst. tierra

[50], [50N]

[50/51], [50N]

78

No. del Esquema

22

23

24

TABLA 4.3. Esquemas de Potección de líneas radiales en 69 kV (Cont.) Subestación de Nombre del Protección Principal Protección de Respaldo Origen Circuito Pedrera

Esmeralda 1

Pedrera

Esmeralda 2

Pedrera

Humboldt 1

Pedrera

Humboldt 2

Pedrera

Humboldt 3

Guaira



Caraballeda 1

inst. fase y tierra


Guaira

Caraballeda 2

[50], [50N]

[50/51], [50/51N]

Guaira

Puerto 1

Guaira

Puerto 2

Panamericana

Granada 1

Panamericana

Granada 2

Panamericana

Paraíso 1

Panamericana

Paraíso 2

Panamericana

Paraíso 3

Arrecifes

S/E Y

Junquito

Yaguara 1

Junquito

Yaguara 2

Junquito

Montalban 1



Junquito

Montalban 2

inst. fase y tierra

direccionales

OAM

San Antonio 1

[50], [50N]

[67], [67N]

OAM

San Antonio 2

Magallanes

Sivensa


Curupao

Caucaguita 1


Curupao

Caucaguita 2

[67/50], [67/50N]

-

79

En la Tabla 4.3 se observa lo siguiente: 

La protección de distancia se utiliza para algunas líneas radiales sin disparo transferido, mientras que en otras se utiliza un equipo de tono para transferir el disparo simultaneo del interruptor aguas abajo.



Para la protección por baja presión del gas de aislamiento para los cables subterráneos, se efectúan disparos de interruptores en ambos extremos del circuito, aprovechando los hilos telefónicos de los relés diferenciales hilo piloto (87 PW).



En caso de no existir la protección por hilo piloto (87 PW) se utilizan hilos telefónicos supervisados por relés 74-85 para transferir el disparo al interruptor ubicado en el extremo (aguas abajo) del cable para la protección por baja presión del gas de aislamiento.



En algunos circuitos, como es el caso del las líneas que salen de la subestación Jun quito en donde existen tramos de cable subterráneo en los alimentadores a las Subestaciones Yaguara, Barbecho, Montalban y Antímano, no se transfiere disparo al interruptor aguas abajo para la protección por baja presión en el gas de aislamiento en los cables. Solamente se efectúa disparo local en el interruptor ubicado en la Subestación Junquito. Igualmente sucede con los alimentadores a las subestaciones cortada 1 y cortada 2 que proviene de la subestación del anillo de 69 kV Papelón en donde también hay un tramo de cable subterráneo.



El hilo piloto del relé diferencial de hilo piloto (87 PW) también es aprovechado para traer disparo desde relés de protección ubicados en subestaciones aguas abajo del alimentador radial hasta el interruptor ubicado al comienzo del mismo en la subestación del anillo.



Existe protección de respaldo 50 BF sólo en algunos casos.



No existe incio de renganche, excepto para Sivensa y OAM

80

4.5. Sistema de subtransmisión en 30 kV

El sistema de subtransmisión en 30 kV de la Electricidad de Caracas está alimentado desde el sistema en 69 kV a través de transformadores cuyo tipo de conexión es estrella con terciario en delta; el neutro del secundario por lo general esta puesto a tierra sólidamente. A continuación se describe la filosofía del sistema de protección para cada uno de los elementos del sistema en 30 kV, basado en la revisión de los planos de las subestaciones Catia, Santa Rosa, Prado de María, Guaira, La Trinidad y Convento. a) Transformadores 69/30 kV

Por lo general los transformadores 69/30 kV no están conectados directamente a una barra en alta tensión; las protecciones asociadas a los mismos son las siguientes: 

Un relé diferencial para transformadores (87T) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86T); encargado de enviar la señal de apertura al interruptor del secundario (30 kV) y al interruptor del alimentador en alta tensión (69 kV)ubicado en la subestación primaria, mediante la utilización de un canal hilo piloto. El relé diferencial actúa como protección principal del transformador.



Un relé de sobrecorriente (51) y una unidad de sobrecorriente de tierra (51N) en el lado de baja tensión, que actúan sobre el relé de disparo con reposición manual (86T) mencionado anteriormente. En algunos casos se emplea un relé direccional de sobrecorriente (67) en lugar del relé de sobrecorriente (51). Estas protecciones actúan como protección de respaldo para fallas en el lado de baja del transformador.



Un conjunto de protecciones internas del transformador constituido por un relé de detección de gas (Buchholz) (63) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86T); y un relé de sobrecarga térmica en el arrollado; que actúa sobre el mismo relé de disparo con reposición manual (86T).

81

b) Salidas de línea en 30 kV

Cada salida de línea en 30 kV esta protegida generalmente por un relé de sobrecorriente (51) con unidad instantánea (50); un relé de sobrecorriente de tierra (51N) con unidad instantánea (50). Estos relés actúan directamente sobre el interruptor asociado a cada salida de línea. Las unidades instantáneas representan la protección principal de la salida de línea y las unidades temporizadas representan las protecciones de respaldo. Existen líneas en 30 kV que tienen como protección relés direccionales de sobrecorriente de fase (67) y neutro (67N). Este esquema era utilizado por la Electricidad de Caracas cuando el sistema en 30 kV se encontraba mallado, sin embargo, actualmente el mismo opera de manera radial, por lo que el esquema de protecciones más adecuado es el mencionado inicialmente. c) Barras en 30 kV

La protección principal de las barras en 30 kV está constituida por un relé diferencial de barra (87B) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86B); que a su vez envía la señal de apertura a los interruptores de 30 kV asociados a la barra (salidas de líneas, llegada de transformadores, enlaces de barra y bancos de compensación). La protección de respaldo de las barras 30 kV la conforman las protecciones de sobrecorriente del secundario del transformador. d) Compensadores en 30 kV

Los bancos de compensación en 30 kV están protegidos por un esquema similar al de la salida de línea; es decir, por un relé de sobrecorriente (51) con unidad instantánea (50) y un relé de sobrecorriente de tierra (51N) con unidad instantánea (50N). Estos relés actúan directamente sobre el interruptor asociado al banco.

Adicionalmente existe un relé de sobretensión (59)

que envía una señal de apertura sobre el interruptor del banco. La Figura 4.6 muestra un diagrama funcional de protecciones típico con los principales elementos del sistema en 30 kV. En el mismo se representan los diferentes esquemas protecciones utilizados para los transformadores y salidas de línea.

82

Figura 4.4a. Esquema No. 1 Subestaciones de Subtransmisión 69/30 kV Funcional de Protecciones - Casos T ípicos Canal de Com. con S/E de alimentación Llegada de Alimentador en 69 kV

Canal de Com. con S/E de alimentación Llegada de Alimentador en 69 kV

74 Rx 85 Tx Tx Rx

87 PW 67/30 kV

[Ac]

67/30 kV

49

63 [Ac]

[Arr] 49

49

86T

87T

86T

87B2

87B3

86B2

86B3

51N

51

NC Barra 2 - 30 kV

67

Tx Rx

87 PW

63

87T

67

74 Rx 85 Tx

51N

NC Barra 3 - 30 kV

67N

67

67N

A relé 87B1

Alimentadores con antigua filosofía de la red mallada en 30 kV

Notas :

50 51

Alimentador Típico en 30 kV

50N 51N

50 51

50N 51N

Banco de Compensación 30 kV

[1] Ver continuación de figura para Barra No. 1 [2] La protección diferencial del alimentador en 69 kV se encuentra detallada en la sección 4.3

83

Figura 4.4b. Esquema No. 1 (Cont.) Subestaciones de Subtransmisión 69/30 kV Funcional de Protecciones - Casos Típicos

A relé 87T de S/E de alimentación en 69 kV

Llegada de Alimentador en 30 kV

87B1 86B1

67

51N

NC

Barra 1 - 30 kV

50 51

A relé 87B2 Barra 2 - 30 kV

50N 51N

50 51

50N 51N

Alimentadores Típicos en 30 kV

Nota : [1] Ver continuación de figura para Barras No. 2 y 3

84

4.6. Documentos consultados. S/E O.A.M. 69 KV (GENER. 9/10/11/12)

BARRAS I-II Plano # OAM-08-92-127-E DIAGRAMA UNIFILAR. Plano # OAM-10-92-205-E ESQ. CONTROL Y PROTECC. UNION DE BARRAS. Plano # OAM-10-92-206-E ESQ. TRIFILAR Y CIRC. DE CONTROL. UNION DE BARRAS. BARRA 1 Plano # OAM-10-92-211-E ESQUEMA DE CONTROL Y PROTECCION. CTO. SAN ANTONIO 1. Plano # OAM-10-92-216-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO GENERADOR 1. Plano # OAM-10-92-222-E Plano # OAM-10-92-228-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO SERVICIOS AUXIL.

85

Plano # OAM-10-92-240-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO P APELON 1. Plano # OAM-10-92-245-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO VEGA-CARICUAO 1. Plano # OAM-10-92-250-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO GENERADOR 11. Plano # OAM-10-92-234-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO GENERADOR 12. Plano # OAM-10-92-256-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO PANAMERICANA 1. BARRA 2 Plano # OAM-10-92-261-E Plano # OAM-10-92-267-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO PAPELON 2. Plano # OAM-10-92-272-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO GENERADOR 10. Plano # OAM-10-92-278-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO TRANSFERIMIENTO.

86

Plano # OAM-10-92-283-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO VEGA-CARICUAO 2. Plano # OAM-10-92-288-E ESQ. TRIFILAR DE CONTROL Y PROTECC. CTO PANAMERICANA 2.

4.6.2. DIAGRAMAS UNIFILARES 69 KV DE: S/E O.A.M ,BARAS I Y II OAM-08-92-127-E (UNIDADES 9,10,11,112). - S/E EL CONVENTO, BARRA 69 Y 30 KV. EPS-113 - S/E LA GUAIRA. LAG 6-001 - S/E JUNQUITO, BARRAS 1 Y 2. JUN-477/31 - S/E ARRECIFE, 69 KV BARRA 3.EG-113 - S/E ARRECIFE, BARRAS 1 Y 2. ARR-05-83-02-E - S/E TARZILANDIA. TAR 578/E001 S/E CURUPAO. CUR 1173/10 - S/E COTA MIL BARAS 1 Y 2. CM-580/33 - S/E PEDRERA. PED. 174/56 - S/E BOULEVARD. BOU-1175/39

87

- S/E PAPELON. PAP-174/112 - S/E MAGALLANES, BARRAS 1 Y 2. MAG 278/028 - S/E MAGALLANES, BARRAS 3 Y 4. MAG 278/010 - S/E PANAMERICANA, BARRAS 1 Y 2. PAN-11-86-66-E - S/E BOYACA. 141-011-000 4.6.3. ESQUEMAS FUNCIONALES DE PROTECCION 69 KV DE:

-.S/E LA PEDRERA.PED-02-94-71-E -.S/E PANAMERICANA.PAN-01-94-47E -.S/E TARZILANDIA, BARA 1 Y 2. TAR- 02-9437E -.S/E COTA MIL. COT-03-94-E -.S/E JUNQUITO, BARRA 1 Y 2. JUN-01-94-46-E - S/E LA GUAIRA. GUA-03-94-101-E

88

5. PROTECCIONES ASOCIADAS A LAS SUBESTACIONES DE DISTRIBUCION

5.1. Descripción del sistema y filosofía general de protección

Las subestaciones de distribución de la Electricidad de Caracas se encuentran alimentadas en 69 kV o 30 kV desde el sistema de subtransmisión descrito en la sección 4.1. Las relaciones de transformación en estas subestaciones se pueden clasificar, de acuerdo a los niveles de tensión normalizados en el sistema de distribución, del siguiente modo : 

69/12,47 kV



69/8,3 kV



30/4,8 kV

Dependiendo de las características de la alimentación en alta tensión para cada subestación, bien sea con línea aérea o cable subterráneo, se justifica la presencia de una barra en alta tensión. En otras palabras, cuando la llegada es a través de cables, en las subestaciones de distribución no existe barra en alta tensión, ya que los mismos se conectan directamente en una caja ubicada en cada transformador; en cambio, cuando la llegada es a través de una línea aérea se requiere de una barra en alta tensión. Por lo general, los transformadores de las subestaciones de distribución están diseñados con regulación en ambos lados; el lado primario (alta tensión) esta provisto de un cambiador de tomas manual de ± 5%, mientras que el lado secundario (baja tensión) esta provisto de un cambiador de tomas bajo carga de ± 10%. El tipo de conexión de los transformadores es Dyn11, a excepción de los transformadores 30/4,8 kV cuyo tipo de conexión es Dd0 ó Dyn11.

89

Las subestaciones de distribución alimentadas con cables subterráneos se encuentran diseñadas por lo general para prever una expansión máxima de hasta cuatro (4) transformadores, de acuerdo al siguiente esquema de crecimiento : 

Primera etapa : Dos (2) transformadores operando en paralelo a través de un interruptor de enlace de barras normalmente cerrado (NC) en baja tensión.



Segunda etapa : Un (1) transformador adicional para completar tres (3), operando de manera aislada, pero con la posibilidad de operar en paralelo con los otros dos, a través de un interruptor de enlace de barras normalmente abierto (NA) en baja tensión.



Tercera etapa : Un (1) transformador adicional para completar cuatro (4), operando en paralelo con el transformador que q ue en la tercera etapa se encontraba aislado, mediante un interruptor de enlace de barras normalmente cerrado (NC).

La figura 5.1 muestra el diagrama unifilar de una subestación de distribución típica con llegada subterránea, en donde se indican los cuatro (4) transformadores asociados a la máxima expansión en servicio y la disposición de los interruptores en baja tensión. Por otra parte, las subestaciones de distribución con alimentación desde líneas aéreas se encuentran diseñadas para operar en su primera etapa con el interruptor de enlace de barras en baja tensión normalmente abierto (NA), independientemente del número de transformadores en servicio y de la presencia de barras en el lado de alta tensión, en cuyo caso el interruptor de enlace asociado a las mismas también opera normalmente abierto (NA), tal como se muestra en la figura 5.2. La operación de estos interruptores es de modo voltaje selectivo, es decir, en ausencia de tensión por la salida de un transformador se inicia un proceso de apertura del interruptor principal de llegada y de cierre del interruptor del transformador de enlace.

90

Figura 5.1. Diagrama unifilar de S/E de distribución típica con llegada de cables subterráneos S/E de alimentación en alta tensión Cables en alta tensión

Hacia otras S/E de distribución Caja de conexión

T1

T2

NA

NC Barra B.T.

Barra B.T.

Alimentadores típicos en baja tensión (I etapa)

I Etapa

T4

T3

NC Barra B.T.

Barra B.T.

Alimentadores típicos en baja tensión (II etapa)

Alimentadores típicos en baja tensión (III etapa)

II Etapa

III Etapa

91

92

En general, los esquemas de protección utilizados en las subestaciones de distribución obedecen en general a la siguiente filosofía : 

En subestaciones que posean una barra en alta tensión, la protección principal de la misma la constituye un relé diferencial de barra (87B), mientras que la protección de respaldo la constituyen los elementos de protección de respaldo de los alimentadores en 69 kV o 30 kV ubicadas aguas arriba.



En algunas subestaciones de distribución existe un relé diferencial de línea (87L) para la protección del alimentador en alta tensión que se encuentra conectado a través de un canal de comunicación a la protección correspondiente en la subestación de alimentación en alta tensión.



Los transformadores de 69/12,47 kV y 69/8,3 kV están provistos de una protección principal constituida por una protección diferencial para transformadores (87T). Los transformadores de las subestaciones 30/4,8 kV no tienen protección diferencial. Las protecciones de respaldo son por lo general, relés de sobrecorriente o protectores de red, tal como se detallan posteriormente.



Las barras en baja tensión no tienen protecciones diferenciales asociadas, la función de protección de las mismas la cumplen los relés de sobrecorriente ubicados en las celdas de llegada de los transformadores a las barras de baja tensión.



Los alimentadores o salidas de distribución en 12,47 kV o 8,3 kV están protegidos por relés de sobrecorriente instantáneos y temporizados tanto de fase (50/51) como de tierra (50/51N).



Los alimentadores en 4,8 kV, cuyo sistema esta concebido de dos maneras : con neutro puesto a tierra y no corrido (transformadores Dy) y con neutro aislado (transformadores Dd), están protegidos con relés de sobrecorriente instantáneos y temporizados de fase (50/51) y relés sobrecorriente de tierra de muy alta sensibilidad (50G) en el primer caso y

93

relés de sobrecorriente direccionales de tierra (67G) de muy alta sensibilidad que miden desbalance capacitivo a tierra. 

Del mismo modo, dependiendo de la característica del circuito de distribución (aéreo, subterráneo o mixto) asociado a cada salida ex iste un relé de recierre (79) para intentar una reconexión del circuito una vez que haya salido de servicio por acción de las protecciones mencionadas (para el caso aéreo o mixto).

Resumiendo, los esquemas de protección utilizados en las subestaciones de distribución se pueden reducir a una combinación de los siguientes equipos : 

Protección diferencial de barras.



Protección diferencial de transformador.



Protección de sobrecorriente no-direccional.



Protección de sobrecorriente direccional.



Protección direccional para redes malladas (Network Relay).



Protección de potencia inversa.



Conjunto de protecciones internas del transformador (protección térmica y de presión).

En general, la mayoría de los equipos de protección del sistema de distribución de la Electricidad de Caracas son de tecnología electromecánica y, en el caso particular de los relés de sobrecorriente, se utilizan unidades monofásicas. En las secciones siguientes se describen los esquemas de protección típicos utilizados en la mayoría de las subestaciones de distribución.

94

5.2. Esquemas de Protección asociados a Subestaciones en 12,47 kV

Las subestaciones en 12,47 kV de la Electricidad de Caracas se encuentran alimentadas en 69 kV desde las subestaciones del anillo o desde subestaciones radiales en 69 kV. El tipo de conexión de los transformadores de potencia es delta-estrella con el neutro puesto a tierra sólidamente. La alimentación en alta tensión puede ser a través de líneas aéreas o cables subterráneos. En el primer caso las subestaciones de distribución poseen barras en alta tensión (69 kV) y en el segundo no poseen barras en alta tensión. De acuerdo a lo mencionado anteriormente, la filosofía de los esquemas de protección de las subestaciones en 12,47 kV se puede clasificar en : 

Subestaciones sin barra en 69 kV (llegada de cables directamente a

transformadores). 

Subestaciones con barra en 69 kV (llegada de líneas aéreas).

A continuación se describe la filosofía de los esquemas de protecciones aplicada para cada uno de los elementos que conforman la subestación de distribución. 5.2.1. Subestaciones en 12,47 kV alimentadas por cables en 69 kV

En estas subestaciones no existen interruptores en el lado de alta tensión de los transformadores. a) Protección del transformador

La protección del transformador está constituida por : 

Un relé diferencial para transformador (87T) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86T) encargado de enviar la señal de apertura al interruptor de baja tensión del transformador y enviar una señal de disparo transferido al interruptor en 69 kV

95

ubicado en la subestación de alimentación a través del relé de hilo-piloto (85). El relé diferencial actúa como protección principal del transformador. 

Un relé de sobrecorriente (51) y una unidad de sobrecorriente para fallas a tierra (51N) en el lado de baja tensión, los cuales actúan sobre un relé de disparo con reposición manual (86B) del interruptor de baja tensión (interruptor principal de 12,47 kV). Estos relés de sobrecorriente actúan como protección principal de la barra de 12,47 kV y como respaldo para fallas en el lado de baja tensión del transformador y en los circuitos en 12,47 kV..



Una protección direccional para redes malladas (Network Relay), destinada a proteger “aguas arriba” del interruptor en el lado de baja del transformador. Esta protección esta constituida por un relé de potencia inversa (60-67 ó 32) y un relé comparador de tensiones (78) que incluye ángulo de fases. Esta protección tiene una importante aplicación en sistemas mallados y aplica particularmente al caso de alimentadores en paralelo como ocurre en las subestaciones de este tipo. El relé cumple las siguientes funciones: En caso de que el interruptor de alta tensión en la subestación de alimentación se abra, bien sea por falla monofásica o por operación; el protector direccional para redes malladas (Network Relay) por la actuación del relé de potencia inversa envía una señal de disparo al interruptor en baja tensión, ya que el elemento direccional esta ajustado internamente para operar con valores de corriente bajos con cierto retardo, tales como la corriente de pérdida del transformador. Si ocurre una falla entre fases en el alimentador 69 kV el relé direccional (67) opera enviando la señal de disparo al interruptor de baja tensión. Si el interruptor en baja tensión está abierto y existe tensión en ambos lados del interruptor, el protector direccional para redes malladas (Network Relay) por la actuación del relé comparador de tensiones envía una señal de cierre al mismo.

96



Protección contra fallas internas, constituida por un relé de sobrecarga térmica (49) y un relé de presión, que puede ser de detección de gas (Buchholz) (63) en caso de que el transformador posea tanque conservador, o de presión súbita (96) si no lo posee.

b) Protección del alimentador en 12,47 kV

La protección del alimentador en 12,47 kV está constituida por un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) con una unidad instantánea (50) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N) con unidad instantánea (50N). Estos relés actúan sobre el interruptor asociado al alimentador. Los interruptores de cada alimentador tienen asociado un relé de recierre (79) que como su nombre lo indica, permite un recierre del mismo en caso de que la falla que provocó la apertura sea temporal y se abra el interruptor por acción de los relés de sobrecorriente instantáneos. c) Protección de la barra en 12,47 kV

Tal como se mencionó en la sección 5.1, las barras en 12,47 kV no tienen protección diferencial asociadas a las mismas. Los relés (51) y (51N) del interruptor principal de 12,47 kV cumplen con la función de protegerla además de proteger el lado de baja tensión de los transformadores. La figura 5.3. muestra un diagrama funcional de protecciones para este tipo de subestaciones, en donde se encuentran todos los elementos integrantes de la filosofía descrita anteriormente. En la misma, se observa la protección del cable en 69 kV, constituida por un relé diferencial de línea tipo hilo-piloto, que fue descrita en la sección 4.4 de este documento. Adicionalmente, se aprecia un disparo transferido hacia el interruptor de baja de cada transformador, proveniente de las protección por baja presión del gas de aislamiento del cable, existentes en la subestación de alimentación en 69 kV; del mismo modo, a través del hilo-piloto se envía un disparo transferido hacia el interruptor de alta tensión en la subestación de 69 kV por la operación de la protección de presión de aceite del transformador.

97

Figura 5.3. Esquema No. 1 Subestaciones de Distribución 69/12,47 kV alimentadas por cables en 69 kV Filosofía General del Esquema de Protección Canal de Com. con S/E de alimentación

Canal de Com. con S/E de alimentación

Llegada de Cable en 69 kV


74-85

74-85 87L

87L

67/12,47 kV

67/12,47 kV

87T

87T

A relé 74-85

A relé 74-85

86T 51

51N

67

60-67

51

86P NC

79

50 51

60-67

96

Barra 12,47 kV

50N 51N

50 51

Alimentadores Típicos en 12,47 kV

50N 51N

78

49

86B

96

86P

Barra 12,47 kV

79

79

51N

67

78

49

86B

86T

50 51

79

50N 51N

50 51

50N 51N


(PRIMERA ETAPA)

98

5.2.1.1 Variantes a la filosofía La filosofía del esquema de protecciones para las subestaciones en 12,47 kV descrita anteriormente no es estándar para todas las subestaciones de la Electricidad de Caracas de este tipo. Existen algunas variantes que se alejan un poco de esta filosofía. La figura 5.4. muestra una de estas variantes, que corresponde al esquema de protecciones de la subestación Don Bosco (Transformadores 1,2, y 3), en donde no existe protección diferencial tipo hilo-piloto para el cable en 69 kV a pesar de que existe el canal de comunicación, el cual es utilizado para el disparo transferido del interruptor del lado de baja del transformador por la actuación del relé de baja presión del gas en el aislamiento de las protecciones existentes en la subestación de 69 kV. Otro esquema de protecciones que contiene variantes de la filosofía general corresponde al de la subestación Don Bosco (Transformador 4), tal como se muestra en la figura 5.5., en donde el protector direccional para redes malladas (Network Relay) es sustituido por un relé de potencia inversa (32) que cumple parte de la función del anterior, ya que no existe un elemento que permita el cierre automático del interruptor de baja tensión por comparación de tensiones en sus dos extremos; adicionalmente existe una protección de sobrecorriente en el neutro del transformador (51G).

99

Figura 5.4. Subestaciones de Distribución 69/12,47 kV sin barra en alta tensión Funcional de Protecciones - Subestación Don Bosco (Transformadores 1,2 y 3) Canal de Com. con S/E de alimentación

Canal de Com. con S/E de alimentación



74-85

74-85

67/12,47 kV

67/12,47 kV

87T

87T

A relé 74-85

A relé 74-85

86T 51

51N

67X

60-67

51

86P NC

79

50 51

60-67

96

Barra 12,47 kV

50N 51N

50 51


50N 51N

78

49

86B

96

86P

Barra 12,47 kV

79

79

51N

67X

78

49

86B

86T

50 51

79

50N 51N

50 51

50N 51N


100

Figura 5.5. Subestaciones de Distribución 69/12,47 kV sin barra en alta tensión Funcional de Protecciones - Subestación Don Bosco (Transformador 4) Canal de Com. con S/E de alimentación Llegada de Cable en 69 kV

74-85

87L 67/12,47 kV

87T

A relé 86T

51G 32

86T

51N

51

96 A relé 74-85

86P

86B

49 NC

Barra 12,47 kV

A barra en 12,47 kV (Don Bosco 3) 79

50 51

79

50N 51N

50 51

50N 51N


101

5.2.2. Subestaciones en 12,47 kV con barra en 69 kV

Tal como se mencionó anteriormente, las subestaciones de distribución en 12,47 kV con barra en 69 kV son aquellas cuya alimentación proviene desde líneas aéreas. A continuación se describe la filosofía general de los esquemas de protección asociados a este tipo de subestaciones, para cada uno de los elementos principales que la conforman : a)

Protección de la barra en alta tensión (69 kV)

La protección de las barras en alta tensión está constituida por un relé diferencial de barra (87B) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86B) encargado de enviar la señal de apertura a los interruptores de 69 kV asociados a la barra (llegadas de líneas, salidas a transformadores e interruptor de enlace) y bloquear el cierre de los mismos. b) Protección del transformador


Un relé diferencial para transformadores (87T) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86T) encargado de enviar la señal de disparo a los interruptores de alta y baja tensión del transformador. El relé diferencial actúa como protección principal del transformador.



Un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) con unidad instantánea (50) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N)con unidad instantánea (50N), ubicados en el lado de alta tensión del transformador; que actúan sobre el mismo relé de disparo con reposición manual (86T) mencionado en el punto anterior. Este relé actúa como protección de respaldo para fallas en el transformador.



Un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N), ubicados en el lado baja tensión del transformador; que actúan sobre un relé de disparo con reposición manual (86B) encargado de enviar la señal de apertura al interruptor de baja del transformador (interruptor principal de 12,47 kV) y los

102

interruptores de salida de la barra de 12,47 kV asociada. Estos relés actúan como protección principal de la barra de 12,47 kV y como respaldo para fallas en los circuitos de 12,47 kV. 

Protecciones contra fallas internas en el transformador, constituida por un relé de sobrecarga térmica (49) y un relé de presión, que puede ser de detección de gas (Buchholz) (63) en caso de que el transformador posea tanque conservador o de presión súbita (96) si no lo posee.

c)

Protección del alimentador en 12,47 kV

La protección del alimentador en 12,47 kV está constituida por un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) con unidad instantánea (50) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N) con unidad instantánea (50N). Estos relés actúan sobre el interruptor asociado al alimentador. Las unidades instantáneas representan la protección principal del alimentador y las unidades temporizadas representan las protecciones de respaldo. Los interruptores de cada alimentador tienen asociado un relé de recierre (79) que como su nombre lo indica, permite un recierre del mismo en caso de que la falla que provocó la apertura sea temporal y se abra el interruptor por acción de los relés de sobrecorriente instantáneos.

d) Protección de la barra en 12,47 kV

Las barras en 12,47 kV no tienen protección diferencial asociada a las mismas. Los relés (51) y (51N) del interruptor principal de 12,47 kV cumplen con la función de protegerla.

La figura 5.6. muestra un diagrama funcional de protecciones con la filosofía general para esta clase de subestaciones, que corresponde al de la subestación T rapichito.

103

Figura 5.6. Esquema No. 2 Subestaciones de Distribución 69/12,47 kV con barra en alta tensión Filosofía General del Esquema de Protección (Subestación Trapichito) Llegada de Línea aérea en 69 kV

Llegada de Línea aérea en 69 kV 87B

87B

86B

86B

Barra 1 - 69 kV

Barra 2 - 69 kV NA 50N 51N

50 51

67/12,47 kV

67/12,47 kV

87T

51N

51

86T

49

86T

87T

51N

51

96

86

96

NA

79

79

50N 51N

49

86

Barra 12,47 kV

50 51

50N 51N

50 51

50 51


Barra 12,47 kV

79

50N 51N

50 51

79

50N 51N

50 51

50N 51N


104

5.2.2.1 Variantes a la filosofía Al igual que en las subestaciones descritas en la sección 5.2.1., existen subestaciones de distribución en 12,47 kV con barras en 69 kV cuyos esquemas de protección tienen variantes con respecto a la filosofía general descrita anteriormente. En particular, algunas subestaciones en 12,47 kV con doble barra en alta tensión, como por ejemplo la subestación Yaguara, en donde las variantes principales son las siguientes : 



No existe protección asociada a la barra en 69 kV . La protección de respaldo para fallas en el lado de alta tensión del transformador no posee unidad temporizada para fallas de tierra (en el caso de Yaguara 1 y 2).



La protección de respaldo para fallas en el lado de baja tensión del transformador tiene ubicado el relé para fallas de tierra (51N) en el neutro del transformador (en el caso de Yaguara 1 y 2).

La figura 5.7. muestra el esquema de protecciones para los transformadores 1 y 2 de la subestación Yaguara, en donde se aprecia las variantes de los esquemas de protección. La misma subestación Yaguara en el transformador 3 tiene una variante determinada por la ubicación de los transformadores de corriente, en donde por el uso de interruptores “tanque muerto” la protección diferencial abarca una mayor zona. La figura 5.8. muestra el esquema de protecciones para este transformador.

105

Figura 5.7. Subestaciones de Distribución 69/12,47 kV con barra en alta tensión Funcional de Protecciones - Subestación Yaguara (Transformadores 1 y 2)

Barra 1 - 69 kV Barra 2 - 69 kV

50 51

50N

86T

87T

49

51N 67/12,47 kV 86

96

51

Barra 12,47 kV

79

79 50 51

50N 51N

50 51

50N 51N


106

Figura 5.8. Subestaciones de Distribución 69/12,47 kV con barra en alta tensión Funcional de Protecciones - Subestación Yaguara (Transformador 3)


50 51

50N 51N

86T

87T

67/12,47 kV

51

51N

49

96

86 Barra 12,47 kV

79

79 50 51

50N 51N

50 51

50N 51N


107


Las subestaciones en 8,3 kV de la Electricidad de Caracas se encuentran alimentadas en 69 kV desde las subestaciones del anillo o desde subestaciones radiales en 69 kV. El tipo de conexión de los transformadores de potencia es delta-estrella con el neutro puesto a tierra sólidamente. Por lo general la alimentación en alta tensión es aérea a través de líneas, por lo que este tipo de subestaciones de distribución posee barra en alta tensión (69 kV). Dadas estas características la filosofía de los esquemas de protección asociados es similar a la de las subestaciones en 12,47 kV con barra en alta tensión. A continuación se describe la misma : a)

Protección de la barra en alta tensión (69 kV)

La protección de las barras en alta tensión está constituida por un relé diferencial de barra (87B) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86B) encargado de enviar la señal de apertura a los interruptores de 69 kV asociados a la barra (llegadas de líneas, salidas a transformadores e interruptor de enlace). b) Protección del transformador


Un relé diferencial para transformadores (87T) que actúa sobre un relé de disparo con reposición manual (86T) encargado de enviar la señal de disparo a los interruptores de alta y baja tensión del transformador. El relé diferencial actúa como protección principal del transformador.



Un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) con unidad instantánea (50) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N)con unidad instantánea (50N), ubicados en el lado de alta tensión del transformador; que actúan sobre el mismo relé de disparo con reposición manual (86T) mencionado en el punto anterior. Este relé actúa como protección de respaldo para fallas en el lado de alta tensión del transformador.

108



Un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N), ubicados en el lado baja tensión del transformador; que actúan sobre un relé de disparo con reposición manual (86) encargado de enviar la señal de apertura al interruptor de baja del transformador y los interruptores de salida de la barra de 8,3 kV asociada. Estos relés actúan como protección de respaldo para fallas en el lado de baja tensión del transformador y para fallas en la barra de 8,3 kV.



Protecciones contra fallas internas en el transformador, constituida por un relé de sobrecarga térmica (49) y un relé de presión, que puede ser de detección de gas (Buchholz) (63) en caso de que el transformador posea tanque conservador o de presión súbita (96) si no lo posee.

c)

Protección del alimentador en 8,3 kV

La protección del alimentador en 8,3 kV está constituida por un relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) con unidad instantánea (50) y un relé de sobrecorriente para fallas de tierra (51N) con unidad instantánea (50N). Estos relés actúan sobre el interruptor asociado al alimentador. Las unidades instantáneas representan la protección principal del alimentador y las unidades temporizadas representan las protecciones de respaldo. Los interruptores de cada alimentador tienen asociado un relé de recierre (79) que como su nombre lo indica, permite un recierre del mismo en caso de que la falla que provocó la apertura sea temporal y se abra el interruptor por acción de los relés de sobrecorriente instantáneos. d) Protección de la barra en 8,3 kV

Las barras en 8,3 kV no tienen protección diferencial asociada a las mismas. Los relés (51) y (51N) del secundario del transformador cumplen con la función de protegerla.

109

La figura 5.9. muestra un diagrama funcional de protecciones con la filosofía general para esta clase de subestaciones, que corresponde al de la subestación T rapichito en 8,3 kV.

110

Figura 5.9. Esquema No. 3 Subestaciones de Distribución 69/8,3 kV Filosofía General del Esquema de Protección (Subestación Trapichito 8,3 kV) Llegada de Línea aérea en 69 kV

Llegada de Línea aérea en 69 kV 87B

87B

86B

86B

Barra 1 - 69 kV

Barra 2 - 69 kV NA 50N 51N

50 51

67/8,3 kV

67/8,3 kV

87T

51N

51

50N 51N

50 51

86T

49

51N

51

96

86

NA

50 51

79

50N 51N


49

96

86

Barra 8,3 kV

79

86T

87T

50 51

Barra 8,3 kV

79

50N 51N

50 51

79

50N 51N

50 51

50N 51N


111


Las subestaciones en 4,8 kV de la Electricidad de Caracas se encuentran alimentadas en 30 kV desde las subestaciones radiales en 30 kV. El tipo de conexión de los transformadores es deltadelta o delta-estrella, lo que hace al sistema de distribución en 4,8 kV con el neutro aislado en algunos casos y en otros con neutro no corrido. En el primer caso existe un aterramiento a través del neutro de los transformadores de potencial y por medio de las capacidades distribuídas a lo largo de los tramos de cables subterráneos y líneas aéreas de los circuitos alimentadores y en el otro a través. La llegada en alta tensión puede ser mediante líneas aéreas o cables subterráneos, en el primer caso la subestación de distribución posee una doble barra en alta tensión (30 kV) y en el segundo no posee barra en alta tensión. Sin embargo la filosofía general de los esquemas de protección es similar ya que no existe en el primer caso una protección para la doble barra de 30 kV y es como sigue : a) Protección del transformador

Los transformadores 30/4,8 kV de las subestaciones de distribución de la Electricidad de Caracas no tienen protección asociada directamente (diferencial, sobrecorriente, etc.), los mismos se encuentran protegidos en el lado de alta tensión por las protecciones asociadas a los alimentadores en 30 kV correspondientes, mientras que en el lado de baja tensión están protegidos a través de lo siguiente : 

Una protección direccional para redes malladas (Network Relay), constituida por un relé de potencia inversa (60-67 ó 32) y un relé comparador de tensiones (78) que incluye ángulo de fases, cuya función es similar a la descrita en la sección 5.2.1.



Un relé de sobrecorriente (51) en el lado de baja tensión que actúan sobre el relé de disparo con reposición manual (86) del interruptor de baja tensión.

112



Protección contra fallas internas, constituida únicamente por un relé de sobrecarga térmica (49).

b) Protección del alimentador en 4,8 kV

La protección de cada alimentador en 4,8 kV, dada las características de neutro aislado de la red, está constituida por : 

Un relé de sobrecorriente para fallas de fase con una unidad instantánea (50/51). Este relé actúa sobre el interruptor asociado al alimentador.



Un relé de sobrecorriente direccional de tierra (67G) de muy alta sensibilidad que miden desbalance capacitivo a tierra y utiliza la tensión de secuencia cero como referencia para el control direccional.



En los casos con neutro no corrido se utiliza un relés sobrecorriente de tierra de muy alta sensibilidad (50G) .



Los interruptores de cada alimentador tienen asociado un relé de recierre (79) que como su nombre lo indica, permite un recierre del mismo en caso de que la falla que provocó la apertura sea temporal y se abra el interruptor por acción del relé de sobrecorriente instantáneo.

113

c) Protección de la barra en 4,8 kV

Tal como se mencionó en la sección 5.1, las barras en 4,8 kV no tienen protección diferencial asociadas a las mismas. El relé de sobrecorriente para fallas de fase (51) del secundario del transformador cumplen con la función de protegerla, además de proteger el lado de baja tensión del transformador. Las figuras 5.10 y 5.11 muestran diagramas funcionales de protecciones para este tipo de subestaciones dependiendo de la presencia de barra en alta tensión. Tal como se observa para ambos casos los elementos integrantes de la filosofía descrita son los mismos.

114

Figura 5.10. Esquema No. 4 Subestaciones de Distribución 69/4,8 kV sin barra en alta tensión. Filosofía General del Esquema de Protección (Subestación Caurimare)

Llegada de Alimentadores en 30 kV

28,8/4,8 kV

28,8/4,8 kV

51

60 67

67

86B

60 67

67

86B

49

78

49

NC Barra 4,8 kV

Barra 4,8 kV

79

50 51

51

78

79

79

67G


50 51

67G

50 51

79

50 51 67G

67G


115

Figura 5.11. Esquema No. 5 Subestaciones de Distribución 69/4,8 kV con barra en alta tensión. Filosofía General del Esquema de Protección (Subestación Prados del Este)

Llegada de Alimentadores en 30 kV


28,8/4,8 kV

28,8/4,8 kV

51

60 67

67

86B

60 67

67

86B

49

78

49

NC Barra 4,8 kV

Barra 4,8 kV

79

50 51

51

78

79

79 a relés 67G 67G


50 51

67G

50 51

79

50 51 67G

67G

Alimentadores Típicos en 4,8 kV 116

5.5. Documentos Consultados

DIAGRAMAS UNIFILARES, TRIFILARES, ESQUEMATICOS 69/12,47 kV SUBESTACION LA YAGUARA Plano # YAG-0679/48 Plano # AZ00925 (Hojas 4,5,6,7,11,12,13,21,22,25,26,31) Plano # 0211B1977 (Hojas 3A,4,5,6,7,8,9,10,11,12,14,16,17,18,19,20,22,23,24) SUBESTACION DON BOSCO Plano # DBO-12-73-01 Plano # 0184B3005 (Don Bosco I) Plano # 0184B3005 (Don Bosco II) Plano # 0184B1830 (Don Bosco III) Plano # DB-12-88-09E (Don Bosco IV)

(Hojas 3,4,5,7,8,9,10) (Hojas 4,5,6,7,8) (Hojas 4,5,6,8,9,10) (Hojas 6,7,9,10,13,16,22)

SUBESTACION TRAPICHITO Plano # TRA-277/222 Plano # 0184B1241 (Trapichito I) (Hojas s/n,5,6,7,8,9,10,10A,11,11A) Plano # 118D021 (Trapichito II) Plano # 118D022 (Trapichito II) Plano # 118D023 (Trapichito II) Plano # 0184B3002 (Trapichito 1B) Plano # 0184B3002 (Trapichito 2B) (Hojas 4,5,6,6A,7,8,9,10) Plano # TRA-03-90-16E (Trapichito 3B),(Hojas 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,13,14,15,17,18)

117

DIAGRAMAS UNIFILARES, TRIFILARES, ESQUEMATICOS 69/8,3 k V SUBESTACION LA LAGUNITA Plano # LAG-1-75-07 Plano # LAG-1-75-11 Plano # 588F846 Plano # 0184B1241 (Lagunita II) Plano # YV-0D105813 Plano # YV-0D105823 Plano # YV-0D105824 Plano # LAG-08-76-103 Plano # LAG-08-76-104 Plano # LAG-08-76-105

(Hojas 5,6,7,7A,8,9A,9B,10,11)

DIAGRAMAS UNIFILARES, TRIFILARES, ESQUEMATICOS 30/4,8 KV SUBESTACION CAURIMARE Plano # KK-6574962-B Plano # 903B361-SH-3 (Caurimare II) Plano # E-2118 (Caurimare III) Plano # E-2119 (Caurimare III) Plano # E-2120 (Caurimare III) Plano # E-2121 (Caurimare III) Plano # E-2101 (Caurimare IV) Plano # E-2102 (Caurimare IV)

(Hojas B1,B1A,B3,B5) (Hojas 3,4,5)

SUBESTACION PRADOS DEL ESTE Plano # KK-6574970 (Prados del Este I) Plano # 7123B95 (Prados del Este II) Plano # E-2151-B1 (Prados del Este III) Plano # E-2151-B2 (Prados del Este III) Plano # E-2151-B3 (Prados del Este III) Plano # E-2151-B4 (Prados del Este III)

(Hojas B1,B1A,B2,B2A,B3) (Hojas B1,B1A,B2,1B,3,4)

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Plano # E-4713-B2 (Prados del Este IV) Plano # E-4713-B2-A (Prados del Este IV) Plano # E-4713-B3 (Prados del Este IV) Plano # E-4713-B4 (Prados del Este IV)

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6. COMENTARIOS FINALES

A partir de la revisión de los documentos citrados al final de cada capítulo y de acuerdo a la descripción dada en los mismos, se puede inferir que los criterios de protección de los elementos del sistema de la Electricidad de Caracas responden al tipo de instalación específico; sin embargo, es posible hacer un resumen general como el que se presenta en la Tabla 6.1. En general, se puede concluir de que la Electricidad de Caracas tiene tendencias claras en cuanto al tipo de esquemas de protección utilizados, al menos al nivel de esquemas funcionales como los descritos en esta parte del estudio. Se detectaron sólo algunas incongruencias, especialmente en el sistema de subtransmisión. Sin embargo, estos parecen ser casos aislados que responden a algún tipo de evolución del sistema el cual no ameritó un cambio en el esquema de protección (el uso de relés direccionales de sobrecorriente donde sólo hace falta un relé no direccional, por ejemplo). El informe presentado resume en forma general la filosofía de protecciones utilizado en el sistema. Otros detalles serán abarcados en el informe correspondiente al estudio de los esquemas de control de los interruptores, en lo referente a su relación con el sistema de protección.

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Filosofia de Protecciones en la EDC TACOA.pdf

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