República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica De la Fuerza Armada UNEFA Núcleo Guárico-Extensión Zaraza
Facilitador:
Participantes:
Ing. Wilmer Ortiz
Nombre
Cédula
Nayrim Castillo
20.252.948
Carlos Páez
20.683.993
Juan C. Desousa
18.784.200
Sección “1D”
Ing. Eléctrica
Zaraza Enero IC 2013
Índice Contenido Introducción ............................................................................................................. 3 Justificación ............................................................................................................. 4 Objetivos Generales ................................................................................................ 4 Objetivos Específicos .............................................................................................. 4 Metas ...................................................................................................................... 4 Tiempo de ejecución ............................................................................................... 5 Tipo de metodología ................................................................................................ 5 Marco Teórico ......................................................................................................... 5 Protección Diferencial ............................................................................................. 5 Dispositivos usados en las Protecciones Diferenciales ........................................... 6 Tipos de Protección Diferencial ............................................................................... 6 Protección Diferencia Lineal.................................................................................... 7 Protección Diferencial De Porcentaje ...................................................................... 8 Protección Diferencial De Alta Impedancia ............................................................. 9 RECURSOS HUMANOS Y MATERIALES ............................................................ 10 CRONOGRAMA DE ACTIVADES......................................................................... 11 Conclusiones......................................................................................................... 12
Introducción Todas las instalaciones eléctricas deben estar dotadas de una serie de protecciones que la hagan segura, tanto desde el punto de vista de los conductores y los aparatos a ellos conectados, como de las personas que han de trabajar con ella. Existen muchos tipos de protecciones, que pueden hacer a una instalación eléctrica completamente segura ante cualquier contingencia, pero hay tres que deben usarse en todo tipo de instalación: de alumbrado, domesticas, de fuerza, redes de distribución, circuitos auxiliares, etc., ya sea de baja o alta tensión. Estas tres protecciones eléctricas, protección contra cortocircuitos, Protección contra sobrecargas, protección contra electrocución. Para esto existen una serie de equipos, relés, interruptores por nombrar algunos. Una forma de proteger una instalación eléctrica es mediante la protección diferencial en la cual el dispositivo detecta cualquier variación inadecuada y ejecuta una determinada acción. En el desarrollo del APP se estudiara las protecciones diferenciales, su funcionamiento y algunos tipos.
Justificación Las nuevas tecnologías usadas para elaborar instrumentos de protección para sistemas eléctricos de potencia, hacen que sea posible implementar algoritmos matemáticos complejos pero de mayor confiabilidad y rapidez para la detección de fallas en los elementos protegidos y su consecuente operación. El estudio de este proyecto se enfocará en la protección diferencial, la cual permite proteger un equipo mediante la comparación de las corrientes de entrada y salida, esta comparación se realiza a través de los transformadores de corriente (TC´s),y en vista de que la Universidad Nacional Politécnica de la Fuerza Armada Nacional, Núcleo Guárico Extensión Zaraza no dispone de laboratorios para realizar las respectivas practicas, se recurre al APP como método de aprendizaje.
Objetivos Generales
Describir el principio de funcionamiento de una protección diferencial.
Objetivos Específicos
Identificar los tipos de protección diferencial.
Conocer los dispositivos usados para protección diferencial.
Identificar la importancia de la protección diferencial.
Metas
Definir que es una protección diferencial.
Analizar el funcionamiento la protección diferencial.
Explicar algunos tipos de protección diferencial.
Valorar la importancia de las protecciones diferenciales en nuestra vida cotidiana.
Motivar a la investigación y al conocimiento.
Implementar los conocimientos adquiridos sobre las protecciones diferenciales en la carrera de Ingeniería Eléctrica.
Tiempo de ejecución Este APP se realizará en un tiempo estimado de 4 semanas.
Tipo de metodología Es una investigación descriptiva y documental; descriptiva porque se basa en la caracterización fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura y comportamiento. Y documental porque la información fue obtenida de materiales como libros de otros investigadores. http://es.scribd.com/doc/50974259/proteccion-diferencial#download http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/10584868/tipos-de-proteccionelectricos.html http://www.uclm.es/area/ing_rural/Instalaciones/Protecciones.pdf
Marco Teórico Protección Diferencial Las protecciones diferenciales basan su funcionamiento en la comparación de las corrientes que entran y salen de un equipo o parte de un sistema de energía eléctrica, valiéndose de los transformadores de corriente ubicados en la entrada y salida del equipo o parte del sistema. Su aplicación está limitada exclusivamente por la distancia que separa los dos transformadores de corriente, debido a los cables de control que conducen la corriente de los TC al relé. Por razones prácticas y económicas, el relé diferencial se
usa
para
la
protección
de
máquinas
sincrónicas
y
asincrónicas,
transformadores de poder, barras de subestaciones (SS/EE) y líneas cortas, siempre que su potencia sea importante. (Usualmente sobre unos 5 a 8 MVA). En el caso de líneas largas, el problema de la lejanía física de los extremos cuyas magnitudes deben compararse se ha subsanado de diferentes maneras dando origen a las protecciones de hilo piloto (alambre cable de fibra óptica), vía carrier (30-200 kHz), microondas (sobre 900 MHz).
En el esquema de la Figura 4.1 se puede apreciar que la corriente que detecta el relé diferencial R, en las condiciones indicadas, es igual a cero. Al ocurrir una falla, sea monofásica, bifásica o trifásica, en la zona protegida (entre los TT/CC), se produce un desequilibrio que hace fluir una corriente diferencial Id distinta de cero, por el relé R, de modo que éste da la orden de abrir el interruptor correspondiente.
La protección diferencial por lo tanto es muy selectiva, ya que no responde a fallas que no estén comprendidas en su zona de influencia, es decir entre los dos juegos de transformadores de corriente. Por esta razón no necesita ser coordinadas en otras protecciones.
Dispositivos usados en las Protecciones Diferenciales La protección diferencial se construye de diversas formas utilizando distintos principios y con diferentes prestaciones. Entre los relés más usados se pueden mencionar; los de tipo disco de inducción, tipo copa de inducción, los basados en microprocesadores, de frenado por armónicos entre otros.
Tipos de Protección Diferencial Unas de las aplicaciones de las protecciones diferenciales es la de proteger las barras de una subestación, donde las fallas suelen ser normalmente severas. Dada su selectividad inherente, pueden ajustarse de modo que se despeje la falla rápidamente a fin de evitar mayores daños y un compromiso mayor de las instalaciones.
La protección diferencial de barras reúne las corrientes de todas las líneas que llegan o salen de la barra , de modo que la suma instantánea de ellas es siempre igual a cero, en condiciones normales, tanto en términos primarios como secundario.
En caso de haber una falla en la barra se romperá todo el equilibrio y el relé dará la orden de abrir a todos los interruptores de ésta.
Protección Diferencia Lineal El problema de saturación de los transformadores de corriente se elimina en su fuente por los transformadores de corriente de núcleo de aire llamados acopladores lineales. Estos TC´s de corriente son parecidos a los de boquilla pero no tienen hierro en su núcleo, y el número de espiras secundarias es mayor. La característica de excitación secundaria de estos TC´s es una línea recta que tiene una pendiente de cas ⁄ . En contraste con lo TC´s convencionales, los acopladores lineales pueden funcionar sin daños con sus secundarios en el circuito abierto. De hecho, puede tomarse muy poca corriente del secundario, debido a que la mayor parte de la fuerza magnetomotriz primaria se consume en la magnetización del núcleo.
Por lo general, no hay problemas de selectividad excepto cuando la corriente de falla a tierra está limitada en forma severa por la impedancia del neutro. Cuando existe dicho problema, se usa un equipo de protección adicional más sensible que incluye en relé de supervisión, el cual permite que el equipo más sensible funcione solo en una falla monofásica a tierra. La protección diferencial con acopladores lineales se acomoda fácilmente a cambios del sistema, puede aplicarse a un número ilimitado de circuitos, y es de fácil mantenimiento, operación y ajuste.
Protección Diferencial De Porcentaje En condiciones normales de operación pueden aparecer algunas corrientes diferenciales debido a las diferentes relaciones de transformación, sin embargo, estas corrientes no son lo suficientemente grandes como para hacer que opere el relé. Si ocurre una falla externa, el relé se comporta igual que bajo condiciones normales, pero si uno de los TC´s se satura, entran en juego las curvas de porcentaje donde el relé no opera si la corriente diferencial que aparece en el circuito diferencial está por debajo de la curva de porcentaje.
Este sistema es estable para fallas externas, incluso bajo condiciones más extremas de operación. Bajo condiciones de falla interna se debe asegurar, que la corriente de falla se encuentre sobre el umbral de la curva porcentual para que se produzca el disparo. La desventaja de este tipo de protección es que todos los terminales secundarios de los transformadores de corriente deben ir al tablero del relé.
Protección Diferencial De Alta Impedancia El arreglo diferencial de alta impedancia tiende a forzar que cualquier corriente diferencial incorrecta circule a través de los TC´s en lugar de que lo haga a través de las bobinas de operación del relé y así evitar mala operación por fallas externas o para condiciones de sobrecarga cuando las corrientes secundarias de todos los TC´s no sean las mismas a causa de las diferencias en las características de magnetización. Este esquema protege las barras contra fallas a tierra y contra fallas entre fases, está diseñado para trabajar aún bajo condiciones de saturación, permanece estable bajos condiciones de fallas externas.
El relevador consiste básicamente en una unidad de voltaje instantáneo tipo solenoide operado mediante un rectificador de onda completa. Dicha unidad se ajusta calculando el voltaje máximo en los terminales del relé para una falla externa, tomando en cuenta la corriente máxima de falla primaria, la resistencia de los devanados secundarios, la resistencias de las conexiones secundarias, y las relaciones de transformación de los TC`s. Una unidad de sobrecorriente instantánea se conecta a este arreglo y se ajusta para operar a magnitudes de fallas muy altas. Se ajusta alto para evitar operación durante fallas externas. Durante una falla externa, el voltaje a través de los terminales del relevador es relativamente bajo y el relevador no opera. Durante fallas internas el voltaje a través de los terminales del relevador es más alto y resulta en operación de la unidad instantánea de sobrevoltaje el cual envía la señal de disparo a los interruptores apropiados.
RECURSOS HUMANOS Y MATERIALES
Recursos humanos: 1. Participantes del Trabajo.
Recursos materiales: 2. libros de investigación.
3. Hojas blancas tipo carta. 4. Computadora.
CRONOGRAMA DE ACTIVADES ACTIVIDAD Descargar Bibliografías Para Realizar Investigación. Entrega de la primera hoja de trabajo Defensa de APP
Conclusiones En cualquier instalación eléctrica es necesario proteger a los equipos y al personal, para esta tarea se emplean varios niveles y tipos de protecciones entre la que cabe mencionar la protección diferencial. Este método de protección se basa en la segunda ley de Kirchoff, por tanto la corriente que sale en un sistema es igual a la corriente que entra en el mismo. Bajo este principio actúa un relé diferencial, censando ambas corrientes y en el caso de una variación este actúa y dispara las protecciones. La protección diferencial de corriente está limitada por la longitud del conductor que separa los dos transformadores de corriente, sin embargo, es independiente de cualquier otra protección. Dentro de los sistemas de protección diferencial, la protección lineal ofrece un rango de operación más elevado además de un fácil mantenimiento. Por otra parte, la protección de alta impedancia es ideal para equipos que manejen grandes potencias. Es
primordial
que
las
subestaciones
eléctricas
posean
protección
diferencial, esto es debido a que una falla en este nivel del sistema puede provocar grandes daños. Es este caso, la protección diferencial no necesita estar coordinada con ninguna otra debido a su independencia de operación.
