Instalacion Proteccion Diferencial en Transformadores de Potencia

INSTRUCTIVO PARA LA INSTALACIÓN DE LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL EN TRANSFORMADORES TRANSFORMADORES DE POTENCIA

CODIGO:

Dirección de Distribución Departamento de Subtransmisión y Subestaciones

INSTRUCTIVO PARA LA INSTALACIÓN DE LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL EN TRANSFORMADORES DE POTENCIA

Fecha de edición: 25-jun-2007

Fecha de actualización: 25-jun-2007

Revisión N°: N°:

Realizado por: Ing. A. Guamán

Supervisado por: Ing. E. Luna

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1.- OBJETIVO: Unificar los criterios y procedimientos para normar la instalación correcta de la protección diferencial de transformadores de Potencia y realizar la correcta instalación hacia los transformadores de corriente.

2.- ALCANCE: La instalación de la protección diferencial descrita en este instructivo es aplicable para transformadores de potencia, que utilicen TC tipo bushings o TC exteriores y con la Unidad de Protección de Transformadores de la marca ABB (Modelo: TPU2000R).

2.- IDENTIFICACIÓN DEL INSTRUCTIVO:

4.- DATOS TÉCNICOS: Especificaciones técnicas del relé de protección TPU 2000R:

Circuitos de Entrada de Corriente • Entrada nominal de 5 A, 16 A continuos y 450 A por 1 segundo • Burden de entrada: 0,245 VA a 5 A (rango de 1 - 12 A) • Frecuencia: 50 ó 60 Hz

Rango de Voltaje de los Circuitos de los Contactos de Entrada • 19 a 280 Vcc

Circuito de Entrada de Voltaje Los voltajes nominales están basados en los ajustes de conexión de los TPs (transformadores de potencial). Burden: • 0,04 VA para V(A-N) a 120 Vca Tensión: • Conexión en Estrella: 160 V continuos y 480 V por 10 segundos • Conexión en Delta: 260 V continuos y 480 V por 10 segundos

Circuitos de los Contactos de Entrada (Burden de Entrada) • 0,52 VA a 125 Vcc y 110 Vcc

Requisitos de Energía de Control • Modelos de 110/125/220/250 Vcc, rango = 70 a 280 Vcc

Carga de la Energía de Control 18 VA máximo sobre los rangos anteriores

Capacidad Nominal de los Contactos de Salida a 125 Vcc • 30 A de disparo • 6 A continuos • 0,25 A de ruptura inductiva

Temperatura de Operación • –40° a +70° C

Humedad • Según ANSI 37.90, hasta 95% sin condensación



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5.- RECURSOS: Mano de Obra:

Personal Superintendente de Subestaciones Superintendente de Protecciones Inspector de SEP Asistente de Ingeniería Euxiliar de electromecánico

H/H 2 2 2 3 3

6.- DOCUMENTOS RELACIONADOS: La siguiente información es indispensable para la conexión de la protección diferencial:

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Diagrama Unifilar Diagrama de control de la posición Diagrama trifilar Datos técnicos y relación actual de los TC y TP Manual técnico de la TPU Manual técnico de los equipos

7.- HERRAMIENTAS ESPECIALES: Computadora portátil con el Software para setear la TPU

8.- INSTRUMENTOS: Multímetro digital

9.- APOYO DE TERCEROS: No se requiere

10.- SEGURIDAD: Tome las siguientes precauciones al utilizar la Unidad de Transformadores ABB TPU2000R: 1.- El cableado incorrecto puede resultar en daños. Asegúrese que el cableado concuerda con el diagrama de conexiones antes de energizar el equipo. 2.- Debe aplicarse solamente el voltaje nominal de control que está marcado en la unidad. 3.- Las pruebas de alto potencial no son recomendables. Si se requiere hacer una prueba de aislamiento del cableado de control, saque completamente el TPU2000R de su caja y realice únicamente una prueba de alto potencial de C.C. Los condensadores para sobrevoltaje transitorio instalados en la unidad

no permiten pruebas de alto potencial de C.A.

4.- Para verificar la operación correcta, deben seguirse los procedimientos de prueba. Tenga sumo cuidado al trabajar con equipos energizados, para evitar choques eléctricos. El Servicio de reparación y mantenimiento de estos dispositivos debe ser realizado únicamente por técnicos competentes familiarizados con las buenas prácticas de seguridad. Fecha de edición: 25-jun-2007


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5.- En caso que la función de autocomprobación [autoverificación] detecte una falla en el sistema, las funciones de protección quedarán desactivadas y se activarán los contactos de alarma. Reemplace la unidad lo antes posible.

Advertencia: Si se quita el relé de su caja, el usuario queda expuesto a voltajes peligrosos. Tenga extremo cuidado. No introduzca sus manos ni objetos extraños en la caja. Las siguientes recomendaciones de seguridad se tomaran en cuenta al momento de poner en operación la protección diferncial: 1.- Todos los terminales de los transformadores de corriente que no sean utilizados, deberán ser cortocircuitados. 2.- Las conexiones de los TC tanto en los equipos de potencia como en los terminales del relé, deben estar completamente identificados con su marquilla y firmemente conectados, empleando borneras cortocircuitables y terminales apropiados para el calibre.

11.- DESCRIPCIÓN TÉCNICA: Denominación: La denominación que se da a los terminales primarios y secundarios de un transformador de corriente, está en función de la norma aplicada en la construcción de estos dispositivos, así: Se denomina: P1 y P2 los terminales del TC del lado primario y secundario, según la norma IEC-185 [Norma Europea]

S1 y S2 los terminales del TC del lado

Se denomina: H1 y H2 los terminales del TC del lado primario y secundario, según la norma ANSI C37.09.5.2 [Norma Americana]

X1 y X2 los terminales del TC del lado

Polaridad: La polaridad de un transformador de corriente se define como “La designación de las direcciones instantáneas relativas de las corrientes que entran en los terminales primarios y que salen de los terminales secundarios durante la mayor parte de cada medio ciclo”. En la figura podemos observar que cuando la corriente entra por el terminal primario H1 en un instante determinado, la corriente sale por el terminal secundario X1, formando entre estos dos terminales como si fuese un circuito en serie. Según normativa estos terminales pueden denotarse con un punto negro o simplemente con la marquilla H1 y X1, o P1 y S1. Normalmente los transformadores de corriente se construyen físicamente con esta marca de polaridad al mismo lado, tanto en el lado primario como en el lado secundario. De esta manera se dice entonces que el transformador de corriente tiene polaridad sustractiva.



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Cuando la polaridad entre el primario y el secundario se encuentran constructivamente en forma opuesta, se dice que el transformador de corriente tiene polaridad aditiva.

Comercialmente la mayoría de los transformadores de corriente vienen con

polaridad sustractiva.

Montaje de TC en bushings: De acuerdo a la normativa ANSI y NEMA, especifican que los transformadores de corriente para montaje bushings deben instalarse de tal manera que la marca de la polaridad quede en dirección contraria al equipo, tanto en el lado primario como en el lado secundario, es decir: Para el caso de un transformador de potencia la polaridad de los TC tanto en el lado primario como en el lado secundario, quedarán ubicados a los extremos de los bushings del transformador, como se aprecia en la siguiente figura:

De igual forma se define en un interruptor, la marca de la polaridad quedará ubicada en los extremos de los bushings, contrario a los contactos eléctricos de potencia.

Principio de funcionamiento de la protección diferencial: La protección diferencial es una protección estrictamente selectiva de un elemento y se basa en el principio de la medición de la corriente en los lados de entrada y salida del elemento que se protege. Distinguir entre fallas internas o externas a una zona de protección es el propósito principal de la protección diferencial. La zona de protección, donde estará el transformador de potencia, está delimitada por el área entre los TC de entrada y salida del relé. Para discriminar entre fallas internas y externas, el relé comprueba constantemente si la corrientes en el lado de la entrada coinciden con las respectivas corrientes en el lado de salida. Cualquier diferencia puede sugerir una falla interna, ante la cual, la protección debe actuar luego de sobrepasar un umbral establecido.



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Particularmente en el caso de los transformadores, se hace necesario tener en cuenta la relación de transformación y el grupo de conexión a fin de que las cantidades y las fases puedan compararse.

Breve descripción de la Unidad de Protección DPU2000R: El equipo TPU-2000R es una Unidad de Protección de Transformadores avanzada, basada en microprocesadores,diseñada para utilizarse en transformadores trifásicos depotencia. El TPU-2000R ofrece protección diferencial sensible de alta velocidad para fallas internas de fase y tierra, así comoprotección de sobrecorriente temporizada e instantánea para autotransformadores y transformadores de dos y de tres devanados. El ajuste de restricción armónica seleccionable por el usuario impide los disparos falsos por magnetización [irrupción] y sobreexcitación. Esquema de conexión en la TPU2000R



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12.- DIAGRAMAS DE CONEXIÓN: A continuación se presentan los diagramas de conexión para la protección diferencial de 2 casos de transformadores de potencia, más empleados en la Centrosur. El ANEXO N° 1 presenta un diagrama de conexión normalizado para la protección diferencial de un transformador de potencia con grupo de conexión YNyno, con TC en bushings (nótese la polaridad según la norma ANSI), conectados a un relé TPU2000R. Se debe hacer notar que independientemente de la polarización que tengan los TC, las corrientes en las bobinas del relé, que censan la diferencia de corrientes entre el primario y secundario del transformador, deben estar en sentido contrario en un instante dado del semiciclo positivo de la corriente. Es decir en el gráfico las corrientes Ia1 e Ia2 deben estar defasadas 180°, de igual forma para el resto de las fases. Cuando se desea realizar la medición de potencia sea en el lado primario o en el lado secundario del transformador, es importante que en el instante analizado anteriormente, la corriente entre por el terminal positivo del relé, caso contrario si bien la protección estará correcta, la medición tendra signo negativo. Si se produce la situación anterior, esto se supera realizando el cambio del centro estrella de los TC, tanto en el lado de alta como en el lado de baja tensión del transformador. El ANEXO N° 2 presenta un caso más concreto, la instalación de la protección diferencial del transformador de potencia de la S/E 3, Marca ABB de 16/24/32 MVA. Nótese el sentido que tienen la polaridad de los transformadores de corriente. Para este caso el centro estrella de los TC están conectados de tal manera que se cumpla con el sentido contrario de las corrientes en el relé. Cuando el grupo de conexión del transformador de potencia sea diferente al tratado en este instructivo, referirse al manual del TPU200R Capítulo N°11: Aplicaciones del relé.



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ANEXO N° 1



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ANEXO N° 2



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