Proteccion de Sistemas de Potencia 1

CURSO

PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA CAPITULO 1 PROFESOR: ING. BERNARDINO ROJAS VERA

ASPECTOS GENERALES DE LAS PROTECCIONES (1) ANTECEDENTES ANTECEDENTESDE DELA LAENERGIA ENERGIAELECTRICA ELECTRICA

ENERGIA ENERGIA

ES LA CAUSA CAPAZ DE PRODUCIR UN TRABAJO MECANICO LA ENERGIA CALORIFICA PRODUCE TRABAJO MECANICO (MAQUINAS A VAPOR) LA ENERGIA POTENCIAL DE LAS AGUAS ALMACENADAS EN UN EMBALSE PRODUCEN TRABAJO MECANICO LA FUERZA DE LOS VIENTOS PRODUCEN TRABAJO MECANICO


ENERGIA ENERGIASOLAR SOLAR

PRODUCE LA FUNCION CLOROFILICA EN LAS PLANTAS LAS PLANTAS SON EL ESLABON DE LA CADENA ALIMENTICIA DE LOS SERES VIVIENTES LAS PLANTAS Y LOS SERES VIVIENTES SON LA FUENTE DE LOS COMBUSTIBLES FOSILES LOS COMBUSTIBLES FOSILES SE UTILIZAN PARA PRODUCIR ENERGIA CALORIFICA LA ENERGIA MECANICA SE PUEDE TRANSFORMAR EN ENERGIA ELECTRICA


ENERGIA ENERGIASOLAR SOLAR

PRODUCE EL CICLO HIDRO- LOGICO EVAPORACION - PRECIPITACION CON ALMACE- NAMIENTO DE ENERGIA POTENCIAL EN LOS EMBALSES LA ENERGIA POTENCIAL DE LAS AGUAS ALACENADAS SE UTILIZAN PARA LA PRODUCCION DE ENERGIA ELECTRICA LOS VIENTOS SE ORIGINAN A CAUSA DE LAS DIFERENCIAS DE PRESION CAUSADAS POR LA ENERGIA SOLAR LA FUERZA DE LOS VIENTOS SE PUEDEN UTILIZAR PARA PRO- DUCIR ENERGIA ELECTRICA.

ASPECTOS ASPE CTOS GENE GENERALE RALES S DE LAS PROTE PROTECCION CCIONES ES (4) ANTECEDENTES ANTECEDENTESDE DELA LAENERGIA ENERGIAELECTRICA ELECTRICA

ENERGIA ENERGIANUCLEAR NUCLEAR

FUENTE DE ENERGIA EN LOS NUCLEOS ATOMICOS DESCU-BIERTO EN EL SIGLO XX ES EL RESULTADO DE LA TRANSFORMACION DE PARTE DE LA MASA NUCLEAR EN ENERGIA SE BASA EN LA FORMULA DE EINSTEIN:    

E = MC² E = ENERGIA PRODUCIDA M = MASA TRANSFORMADA C = VELOCIDAD DE LA LUZ

LA ENERGIA NUCLEAR SE PUEDE UTILIZAR EN

SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA (1) DEFINICION DEFINICION

Un “sistema eléctrico de potencia” es un conjunto de componentes y equipos que permiten trasladar la energía desde los centros de generación hasta los puntos de carga, el cual debe cumplir con las siguientes características Continuo Adecuado Confiable Oportuno y de calidad 

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SISTEMAS SISTEMASELECTRICOS ELECTRICOSDE DEPOTENCIA POTENCIA(2) (2)

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SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA (3) ELEMENTOS ELEME NTOS BASICO SS- -GENERACION GENERA CION ELEMENTOS ELEMEN TOSBASICOS BASICOS BASICO GENERACION GENERA CION

HIDRAULICA HIDRAULICA

TERMICA TERMICACONVENCIONAL CONVENCIONAL

NUCLEAR NUCLEAR EOLICA EOLICA

TURBINAS PELTON TURBINAS FRANCIS TURBINAS KAPLAN

TURBINAS A VAPOR TURBINAS A GAS TURBINAS DIESEL

SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA (4) ELEMENTOS ELEMEN TOS BASICOS BASICO S --TRANSMISION TRANSMIS ION ELEMENTOS ELEME NTOS BASICOS TRANSMISION TRANSMI SION SU FUNCION ES TRANSPORTAR LA ENERGIA ELECTRICA DESDE UN LUGAR A OTRO SE CLASIFICAN POR EL NIVEL DE TENSION:   

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MEDIA TE TENSION ON:: DE 1 A 45 45 KV KV (D (DISTRIBUCION) ALTA TE TENSION: DE 45 45 A 300 KV KV (S (SUBTRANSMISION) MUY ALTA TENSION: DE 300 A 700 KV (TRANSMISION/INTERCONEXION) EXTRA ALTA TENSION: MAYOR A 700 KV (INTERCONEXION)

LA CLASIFICACION ANTERIOR NO ES RIGIDA; POR EJEMPLO EN EL PERU SE PUEDE CLASIFICAR:  

DISTRIBUCION: DE 1 A 13.8 KV SUBT SU BTRA RANS NSMI MISIO SION: N: DE 22 22 A 69 69 KV

UBICACIÓN Y TIPOS DE FALLAS !""#$ %%&"$'(%'%$()"("#$  (  $(#)#'(%* '$'#'(

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Gráfica de las distorsiones

IMPULSOS

SOBRETENSIONES DE ORIGEN ATMOSFERICO Externas 

Descargas atmosférica atmosféricas s Diferencia de potencial entre la nube y tierra puede alcanzar de 100 a 1000 millones de voltios y con una intensidad media de descarga de 20,000 amperios, sin embargo, hay registros de hasta 200,000 amperios.

Efectos

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PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE APLICACION FUNCIONES FUNCIONESDE DELOS LOSRELES RELESDE DEPROTECCION PROTECCION Prevenir o atenuar daños al equipo detectando todas las fallas Minimizar el tiempo de INDISPO- NIBILIDAD de los equipos Minimizar interrupciones del suministro a los sistemas ELECTRICOS de los usuarios Minimizar los efectos de las perturbaciones en el resto de la red ELECTRICA evitando la EVOLU-CION de la falla y perdidas de estabilidad Dar indicios del lugar y causas de la falla Salvaguardar FISICAMENTE a las personas Restablecer al sistema ELECTRICO a

REQUISITOS REQUISITOSDE DELOS LOSRELES RELESYYSISTEMAS SISTEMASDE DEPROTECCION PROTECCION

RAPIDEZ RAPIDEZ

SENSIBILIDAD SENSIBILIDAD

EL EL TIEMPO TIEMPO DE DE DURACION DURACION DE DE LA LA FALLA FALLA DEBE DEBE SER SER LOS MAS REDUCIDO POSIBLE, DE FORMA LOS MAS REDUCIDO POSIBLE, DE FORMA DE DE REDUCIR LOS EFECTOS DEL CORTOCIRCUITO REDUCIR LOS EFECTOS DEL CORTOCIRCUITO YY MANTENER MANTENER LA LA ESTABILIDAD ESTABILIDAD DEL DEL SISTEMA SISTEMA ELECTRICO ELECTRICO EL ELSISTEMA SISTEMADE DEPROTECCIONES PROTECCIONESDEBE DEBESER SERCAPAZ CAPAZDE DE DETECTAR FALLAS EN CONDICIONES DE MINIMA DETECTAR FALLAS EN CONDICIONES DE MINIMA GENERACION, GENERACION, CONDICION CONDICION DE DE OPERACIÓN OPERACIÓN DEL DEL SISTEMA ELECTRICO EN EL QUE CIRCULA LA MINIMA SISTEMA ELECTRICO EN EL QUE CIRCULA LA MINIMA CORRIENTE CORRIENTEDE DEFALLA FALLA

SELECTIVIDAD SELECTIVIDAD

SIGNIFICA SIGNIFICA QUE QUE SOLAMENTE SOLAMENTE EL EL COMPO-NENTE COMPO-NENTE DEL DEL SISTEMA ELECTRICO QUE TENGA LA FALLA SEA SISTEMA ELECTRICO QUE TENGA LA FALLA SEA ESCONECTADO. ESCONECTADO.

FIABILIDAD FIABILIDAD

OBEDIENCIA: OBEDIENCIA:OPERAR OPERARCORRECTAMENTE CORRECTAMENTECUANDO CUANDOSEA SEA REQUERIDO REQUERIDO SEGURIDAD: SEGURIDAD:NO NOOPERAR OPERARANTE ANTECAUSAS CAUSASEXTRAÑAS EXTRAÑAS

REQUISITOS REQUISITOSDE DELOS LOSRELES RELESYYSISTEMAS SISTEMASDE DE PROTECCION PROTECCION ? 

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? Los SP deben eliminar la falla en el menor tiempo posible para proteger a las personas, equipos y mantener la estabilidad del sistema

Tiempo Aclaración Falla 100 ms 120 ms 1s 400 ms 1,5 s 5 ms

Valores de Impedancia [=] Ohm Impedancias de falla menores o iguales a 100 ohm Impedancias de falla entre 100 ohm y 200 ohm. Impedancias de falla entre 200 ohm y 300 ohm Para respaldo local Máximo tiempo para respaldo remoto. Tiempo de enganche relés repetidores

REL RELES ES DDE E PROTECC PRO TECCION ION PRINCIP NCIPIOS IOS DDE RELES REL ES DE PROTECC PRO TECCION ION --PRI PRINCIP PRI NCIPIOS IOSDE DE E APLICACION APLICACION PROTECCIONES PROTECCIONESDE DERESPALDO RESPALDO RESPALDO RESPALDOREMOTO REMOTO

RESPALDO RESPALDOLOCAL LOCAL

FALLA EN LOS CIRCUITOS DE ALIMENTACION DE C.A. FALLA EN LA FUENTE DE ALIMENTACION C.C. FALLA DE LOS DISPOSITIVOS AUXILIARES FALLA EN LA PROTECCION PRINCIPAL (PP) FALLA EN EL CIRCUITO DE DISPARO DE LA PP BOBINA DE DISPARO DE INTERRUPTOR ABIERTA FALLA MECANICA EN EL INTERRUPTOR

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESELECTROMAGNETICAS ELECTROMAGNETICAS RELES RELESDE DEARMADURA ARMADURABASCULANTE BASCULANTE

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESELECTROMAGNETICAS ELECTROMAGNETICAS RELES RELESDE DEESTRUCTURA ESTRUCTURADE DESUCCION SUCCION

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESELECTROMAGNETICAS ELECTROMAGNETICAS UNIDAD UNIDADDE DEDISCO DISCODE DEINDUCCION INDUCCION

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESELECTROMAGNETICAS ELECTROMAGNETICAS UNIDAD UNIDADDE DECOPA COPADE DEINDUCCION INDUCCION

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESELECTROMAGNETICAS ELECTROMAGNETICAS

DIAL DIALDE DETIEMPOS TIEMPOS(TIME (TIME MULTIPLIER) MULTIPLIER) SEÑALIZACION SEÑALIZACION (TARGET) (TARGET) CORRIENTE CORRIENTEDE DE ARRANQUE (PICK-UP, ARRANQUE (PICK-UP, PLUG PLUGSETTING SETTING MULTIPLIER) MULTIPLIER) ENTRADA ENTRADADE DE CORRIENTE CORRIENTE CONTACTOS CONTACTOSDE DE

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESELECTROMAGNETICAS ELECTROMAGNETICAS UNIDAD UNIDADDE DECOPA COPADE DEINDUCCION INDUCCION

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESESTATICAS ESTATICAS

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESESTATICAS ESTATICAS DIAGRAMA DIAGRAMADE DEBLOQUES BLOQUES

DIAGRAMA DIAGRAMADE DEONDAS ONDAS CUADRADAS CUADRADAS

UNIDADES UNIDADESBASICAS BASICASDE DELOS LOSRELES RELESDE DE PROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESESTATICAS ESTATICAS

SECTOR SECTORDE DE OPERACIÓN DE OPERACIÓN DEUN UN RELE TIPO RELE TIPO ADMITANCIA ADMITANCIA

RELES RELESDE DEPROTECCION PROTECCION DIGITALES DIGITALES(1) (1) CARACTERISTICAS CARACTERISTICASPRINCIPALES PRINCIPALES

•COSTO :

ES EL PRINCIPAL FACTOR DE SU ACEPTACION EN EL MERCADO •AUTOCHEQUEO Y CONFIABILIDAD •GENERALMENTE CONTIENE MAS DE UNA FUNCION DE PROTECCION (MULTIFUNCION) •INTEGRACION EN UN SISTEMA DIGITALIZADO •FLEXIBILIDAD FUNCIONAL Y ADAPTABILIDAD A LOS SISTEMAS ELECTRICOS •FACIL DE INTEGRAR EN UN SISTEMA DE CONTROL

RELES RELESDE DEPROTECCION PROTECCIONDIGITALES DIGITALES(2) (2) ARQUITECTURA ARQUITECTURA     "#

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RELES RELESDE DEPROTECCION PROTECCIONDIGITALES DIGITALES(3) (3) ARQUITECTURA ARQUITECTURA

HARDWARE MODULAR Vista física

High-Speed Data Bus y l p p u S r e w o P

r o s s e U c P o r C P n i a M

s t u p t u O O / I l o r L t n o A C / T I t s u G p I I n D s u t a t S

O / I O r / I e c u G d O s n L a r T A g N o l A a n A

S ) T N R O A I T U , C A L C I D H N , t U e n M r e h M t E O ( C

LED LED LED LED LED LED Modules Modules Modules Modules Modules Modules

Display

Modular HMI Panel

Keypad

Software modular Scalability

Orientado a objetos

INICIAL

FINAL

Clases Proteccion

Medida

Software propio

Control

Monitoreo

HMI

Comunic

Software De aplicación

REL RELES ES PROT ECCION ION PRINCIP NCIPIOS IOS DDE RELES REL ESDE DEPROTECC DE PROTECCION PROTECC ION--PRI PRINCIP PRI NCIPIOS IOS DE DE E APLICACION APLICACION PROTECCIONES PROTECCIONESPRINCIPALES PRINCIPALES ACTUAN ACTUANCON CONGRAN GRANRAPIDEZ RAPIDEZDENTRO DENTRODE DESUS SUSZONAS ZONASDE DEOPERACION OPERACION

SISTEMA DE PROTECCION DE UNA LINEA DE TRANSMISION

SISTEMA DE TRANSMISION DE UNA SUBESTACION

ESQUEMAS DE PROTECCION

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FUNCIONES FUNCIONESDE DEPROTECCION PROTECCION LINEAS LINEASDE DETRANSMISION, TRANSMISION,SUB-TRANSMISION SUB-TRANSMISIONYYALIMENTADORES ALIMENTADORES DE DISTRIBUCION (1) DE DISTRIBUCION (1) CODIG O ANSI

220/138 KV

66/60/50/ 44 KV

30/22.9/13.8/ 10 KV

SOBRECORRIENTE DE FASES

50/51

X

X

X

SOBRECORRIENTE DE FALLA A TIERRA SOBRECORRIENTE DE FASES DIRECCIONAL

50N/5 1N

X

X

X

67

X

X

X

FALLA A TIERRA RESTRINGIDA

64N

X

X

•

FALLA A TIERRA DIRECCIONAL

67N

X

X

X

SOBRECORRIENTE DE SECUENCIA NEGATIVA

46

X

X

•

SOBRECARGA TERMICA

49

X

X

•

46BC

X

X

X

59

X

X

•

FUNCION DE LA PROTECCION

DETECCIÓN DE CONDUCTOR ABIERTO SOBRETENSION


220/138 KV

66/60/50/ 44 KV

30/22.9/13.8/ 10 KV

59N

X

X

•

MINIMA TENSION

27

X

X

•

MAXIMA TENSION

59

X

•

•

87L

X

X

X

DISTANCIA

21

X

X

•

ESQUEMAS DE TELEPROTECCION

85

X

X

•

CIERRE SOBRE FALLA/REENGANCHE FALLA/REENGANCHE EN FALLA BLOQUEO DE OSCILACIONES DE POTENCIA

SOFT/T OR

X

X

X

78

X

X

N.A.

FALLA DE INTERRUPTOR

50 BF

X

X

N.A.


SOBRETENSION RESIDUAL

DIFERENCIAL DE LINEA


220/138 KV

66/60/50/ 44 KV

30/22.9/13.8/ 10 KV

VERIFICACION DE SINCRONISMO

25

X

•

•

ESQUEMA DE REENGANCHE MONOFASICO ESQUEMA DE REENGANCHE TRIFASICO

79

X

•

N.A.

79

X

A

A


FUNCIONES FUNCIONESDE DEPROTECCION PROTECCION TRANSFORMADORES TRANSFORMADORESDE DEPOTENCIA, POTENCIA,REACTORES, REACTORES,BANCO BANCODE DE CONDENSADORES, SVC CONDENSADORES, SVC FUNCION DE LA PROTECCION

CODIG TRANSF REACTOR CONDENSADO ES RES, SVC O ANSI .


50/51

X





SOBRECORRIENTE DE FALLA A TIERRA SOBRECORRIENTE DE FALLA A TIERRA RESTRINGIDA

50N/5 1N

X



X

64

• •

• •

• •

SOBRECARGA TERMICA

49

X

X

• •

MINIMA IMPEDANCIA

21

X

N.A.

N.A.

SOBRETENSION

59





N.A.

SOBREFLUJO

24

• •

• •

N.A.

DETECCION DE GAS

78

X

X

N.A.

X

X

N.A.

SOBREPRESION

FUNCIONES FUNCIONESDE DEPROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESDE DEGENERACION GENERACION(1) (1) CODIG O ANSI

GRUPO


50/51

X

SOBRECORRIENTE DE FALLA A TIERRA PROTECCION DE MINIMA IMPEDANCIA SOBRECORRIENTE CON RESTRICCIPON DE TENSION PROTECCION DE SECUENCIA NEGATIVA

50N/5 1N

X

21



51V

X

46

X

SOBRETENSION

59



SOBREFLUJO

24



DIFERENCIAL DE GENERADOR

87

X

PERDIDA DE CAMPO

40

X


FUNCIONES FUNCIONESDE DEPROTECCION PROTECCION UNIDADES UNIDADESDE DEGENERACION GENERACION(2) (2) CODIG O ANSI

GRUPO

32

X

MAXIMA FRECUENCIA

81O

X

MINIMA FRECUENCIA

81U



64GS

X

64R

X

49




POTENCIA INVERSA

TIERRA ESTATOR TIERRA ROTOR CALENTAMIENTO COJINETES

FUNCIONES FUNCIONESDE DEPROTECCION PROTECCION SISTEMA SISTEMADE DEBARRAS BARRASDE DETRANSMISION TRANSMISIONYYSUB-TRANSMISION SUB-TRANSMISION


PROTECCION DIFERENCIAL DE BARRAS

CODIG O ANSI

220/138 60/66 KV KV

87B

X

X

MAXIMA TENSION

59

X

X

MINIMA TENSION

27

X



SOBRECORRIENTE DE FASES ACOPLAMIENTO

50/51

X

X

FALLA DE INTERRUPTOR

50 BF

X

• •

   • •

Proteccion de Sistemas de Potencia 1

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