CURSO: PROTECCIÓN DE SISTEMAS DE POTENCIA
RESUMEN Se presenta un estudio sobre los tipos de protección diferencial de transformadores y pruebas primeramente se da da a conocer las características características particulares de los relés, considerando aspectos tales como su confiabilidad, selectividad, fiabilidad, sensibilidad y rapidez. Además se presenta los diversos tipos de protección diferencial de transformadores de relés mostrando sus principales características, funcionalidad, y tomando en cuenta el tipo de operación. La protección principal en transformadores de potencia es la protección diferencial. Su principio de operación basado en la suma vectorial de l as corrientes en la zona protegida hace que este esquema sea altamente confiable. Sin embargo, la protección diferencial puede operar incorrectamente en condiciones transitorias como la energización del transformador o la sobreexcitación del mismo. Han sido propuestos diversos métodos para resolver este problema,
INTRODUCCIÓN La protección diferencial es la protección básica empleada en motores, generadores, transformadores, barras colectoras, líneas cortas y reactores de gran potencia, Los sistemas de protección de una subestación eléctrica son los elementos que protegen los equipos de cualquier falla que ocurra o afecte a estos, por ejemplo sobre corrientes, sobre voltajes, corrientes inversas, corrientes diferenciales, etc. Los principales elementos a proteger son: Generadores, Motores, Transformadores, Barras, Líneas de transmisión, Interruptores de potencia, otros. El principio diferencial consiste en alimentar al se suman. Relevador de tal manera que en operación normal y con fallas externas, las corrientes que pasan por él se restan y en caso de falla interna Tipos de Relés Diferenciales para Protección de transformadores
Protección diferencial diferencial usando usando relés de sobre corriente temporizados. temporizados.
Protección diferencial usando relés diferenciales porcentuales.
Protección diferencial usando relés diferenciales porcentuales con restricción de armónicos. 1
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MÉTODO Los tipos de protección diferencial de transformadores y pruebas 1.- El relé diferencial de corriente Es el tipo de protección usada más comúnmente para transformadores de 10 MVA en adelante. La protección diferencial es muy adecuada para detectar las fallas que se producen tanto en el interior del transformador como en sus conexiones externas. Tipos de Relés Diferenciales para Protección.
Protección diferencial usando relés de sobre corriente temporizados.
Protección diferencial usando relés diferenciales porcentuales.
Protección diferencial usando relés diferenciales porcentuales con restricción de armónicos.
2.- Protección diferencial por porcentaje (biased stabilized) En la práctica, una corriente diferencial siempre existe como resultado de los errores introducidos por los transformadores de corriente. - Este error es proporcional a la corriente que circula por el transfor- D.I: Sistemas de Protecci´on de Transformadores 8 mador de corriente. En caso que la corriente que circule por el mismo sea una corriente de falta, el transformador de corriente puede saturar, por lo cual la corriente diferencial aumenta. - Los reguladores bajo carga de los transformadores de potencia, tambi´en pueden causar una corriente diferencial porque la relaci´on da transformaci´on cambi´o. En la Figura 9 se muestra la corriente diferencial (I∆), en relaci´on a la corriente a trav´es del equipo protegido
(Ithrough), durante la operaci´on normal (carga) o faltas externas.
Figura nº 01: corriente diferencial
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3.- Relé diferencial de corriente y sobrecorriente (SEL-387) El relé diferencial de corriente y sobrecorriente SEL-387 proporciona protección, control y medición de transformadores, barras, interruptores y alimentadores. Entre sus características se incluyen cuatro entradas de corriente trifásica con protección independiente de diferencial con restricción y sin restricción, características programables de diferencial de pendiente unitaria o dual, supervisor de interruptor, supervisor de voltaje del banco de baterías y ecuaciones de control SELOGIC mejoradas.
Aplicaciones
Protección diferencial de corriente de múltiples devanados:
proteja los transformadores de potencia con hasta cuatro devanados por medio de una combinación de características diferenciales de porcentaje con pendiente unitaria o dual.
Protección de sobrecorriente y protección de falla de tierra
restringida (REF). El relé diferencial de corriente y sobrecorriente SEL-387A es una solución de bajo costo para la protección del transformador con doble devanado.
Más allá de la protección típica del transformador : proteja reactores, generadores, motores grandes y otros aparatos de potencia multiterminales. Brinde protección de respaldo de la barra de distribución o de la protección de alimentador con los elementos de sobrecorriente del lado de baja tensión.
Protección de sobrecorriente de devanado individual : proporcione una protección extensa de sobrecorriente para cada entrada de devanado con los elementos de sobrecorriente que pueden controlarse por torque.
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4.- protección diferencial de falla a tierra. a protección diferencial de falla a tierra compara las corrientes de secuencia cero obtenidas de un filtro de la misma secuencia instalado en las fases, con las corrientes de secuencia cero que pasan por el neutro del transformador. Esta protección opera sólo si la falla se encuentra dentro de la zona comprendida entre los TC. En los transformadores conectados en /Y aterrizada, se usan la 51G y la 87N combinadas
Fig. 02. Protección de falla a tierra del transformador /Y.
Protección diferencial de un transformador de tres devanados Las protecciones diferenciales basan su funcionamiento en la comparación de las corrientes que entran y salen de un equipo. Su aplicación tiene pocas limitaciones. Esta protección está dirigida hacia las fallas internas en los transformadores. Se lleva a cabo por un relé diferencial y su aplicación es similar a la protección diferencial de los generadores. Los transformadores tienen dos o tres devanados con distinta conexión, lo cual no ocurre con los generadores que tienen un solo devanado en el estator. Los devanados de los transformadores operan a diferente voltaje, lo que no ocurre en con los generadores que lo hacen al voltaje de generación.
Protección diferencial de Transformadores (ANSI 87 T) La protección diferencial está basada en la medida de las intensidades antes y después del transformador, adaptándolas en magnitud y ángulo de fase y 4
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comparándolas en el relé. Cuando se sobrepasa una relación ajustable entre la intensidad de “paso” y la diferencial, el relé actúa.
Prueba de funcionamiento: Antes de la prueba de funcionamiento hay que retirar todas las uniones de cables necesarias para la puesta en servicio, realizando la prueba como a continuación se indica: El transformador tiene que cargarse como mínimo con el 50% de su carga nominal. Hay que asegurarse de que, un disparo indebido e involuntario del interruptor de potencia del transformador no pueda causar un fallo total indeseado Para hacer que se dispare el relé de protección diferencial, hay que cortocircuitar las bornas de prueba de una fase contra GND mediante un cable de cortocircuito. ( ej. unión entre 1L1 y GND). Ahora el relé debe disparar sin retardo alguno.
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Simulación del sistema de potencia Para obtener las señales de corriente requeridas para la investigación del mérito del algoritmo propuesto, una parte de un sistema de potencia que consiste en un transformador de potencia y CT relevantes con líneas de transmisión en ambos lados del transformador se modela usando el software MATLAB SIMULINK. Por lo tanto, se pueden proporcionar las señales de corriente requeridas para una protección diferencial digital. Se simulan diferentes casos de corriente de entrada y corriente de falla. Se simulan diferentes casos de corriente de entrada variando los parámetros principales que influyen en las características de esta corriente. Estos parámetros son el flujo de núcleo residual de los transformadores monofásicos Se han llevado a cabo simulaciones para diferentes fallas en el sistema de energía sin carga y bajo carga. Además de los casos de fallas y corrientes de arranque, es necesario estudiar el mérito del algoritmo para la falla y conmutación simultáneas
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RESULTADO Los Tipos de protección diferencial de transformadores que está encargado de proteger dicho transformador , no solo es capaz de hacerlo, sino que también despeja la falla sin que esta afecte a activos y otros elementos de protección que deban actuar, es decir, que se comporta de forma selectiva. Y que Ayudan a garantizar el estado seguro de operación del sistema de potencia y a normalizarlo lo más rápido posible ante un estado de irregularidad. Uno de los aspectos más importantes en la operación de los sistemas eléctricos, es el control eficaz de una falla en el servicio de un trasformador, el cual se logra mediante sistemas diferenciales de protección que retiren cualquier tipo de fallo lo más rápido posible y sacando el menor número de elementos.
DISCUSIÓN Es muy importante tener un esquema de protección de respaldo o redundante que se conecte en paralelo con el principal, con esto se evita la indisponibilidad de la línea o equipo ante falla o ante la ausencia de actuación por avería de una protección principal.
Al aumentar el número de relés conectados en serie, aumenta hacia la fuente el tiempo de operación. En consecuencia, las fallas más severas, se aíslan en mayores tiempos.
Por lo tanto se debe tener especial cuidado en que los tiempos de operación de la protección no sean demasiados prolongados.
Principalmente con relés de sobrecorriente de tiempo inverso son una tecnología fundamental para la interacción de circuitos de baja y alta potencia, son necesarios para la protección de los sistemas eléctricos de potencia y para el control y automatización.
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CONCLUSIONES Este
trabajo presenta un nuevo enfoque en la protección diferencial para el
transformador de potencia que mejora el rendimiento en comparación con las técnicas convencionales. La
utilización de la nueva tecnología en la protección de transformadores de
sistemas de potencia, resulta eficiente, porque en un solo dispositivo tiene incorporado diferentes funciones inclusive con uno solo se puede proteger toda una subestación.
Los relés diferenciales de corriente digital proporcionan una protección de transformador rápida y confiable. Estas Los relés dan retroalimentación para las diferentes condiciones de operación del transformador. Esta retroalimentación fue no previamente disponible para el usuario de relevo
protección
digital ofrece la ventaja de implementar. Complejos de algoritmos
tales como DFT para asegurar una mejor Extracción de armónicos fundamentales y otros. Componentes En
el MATLAB / Simulink, podemos usarlo como un relé industrial apropiado
para la simulación de fallas de un transformador
Bibliografía
file:///C:/Users/wilson/Downloads/352031637-Proteccion-Diferencial-deTransformadores.pdf
https://wss.woodward.com/manuals/library/Protection_Relays/professional_line/ xd1/xd_t/DOK-TD-XD1TSP.pdf
https://www.yumpu.com/es/document/view/35196458/relac-electranico-deproteccian-diferencial-rgu-a-10-circutor
https://docplayer.es/13101147-Capitulo-3-protecciones-de-sobrecorriente.html
https://www.beckwithelectric.com/docs/specs/M-3311A-SP-Spanish.pdf
https://wss.woodward.com/manuals/library/Protection_Relays/professiona l_line/xd1/xd_t/DOK-TD-XD1TSP.pdf
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