Sistemas de Proteccion Electrica en MT

Sistemas de protección eléctrica en media tensión Soluciones innovadoras en gestión, tratamiento y explotación del

agua

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INTR OD UC CIÓ CIÓN NA L A S PROTECCIONES EL ÉCT CTRICA RICA S

BU Power - Media Tensión Enric Vinyes 27/11/2007

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INTR OD UC CIÓ CIÓN NA L A S PROTECCIONES EL ÉCT CTRICA RICA S


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NECESIDA D DE LA PROTEC CIÓ CIÓN N EN REDES EL ÉCTR ICA S

NATURALEZA SOBRECARGAS

ORIGEN

DURACION

FASE-FASE AUTOEXT AUTOEXTIN INGU GUIB IBLE LES S FUGITIVOS

CORTOCIRCUITOS FASE-TIERRA


PERMANENTES

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NECESIDAD DE L A PROTECCIÓ PROTECCIÓN N EN REDES EL ÉCT RIC A S

Los defectos más comunes en una red MT respecto a su origen son:

De origen eléctrico . Ejemplo: cortocircuito entre fases

§

De origen mecánico . Ejemplo: rotor de un motor bloqueado.

§

De origen humano por errores de explotación

§


4

NECESIDAD DE L A PROTECCIÓN EN REDES EL ÉCT RIC A S

Los defectos más comunes en una red MT respecto a su localización son:

§

Defectos internos de una máquina. Generalmente debidos a deterioros en el

aislamiento de la máquina. Ejemplo: defecto de aislamiento en un transformador. §

Defectos externos a la máquina. Perturbaciones externas que pueden llevar

a averías en la máquina. Ejemplo: cortocircuito en baja tensión no despejado y alimentado por un transformador MT/BT.


5


Los defectos más comunes en una red eléctrica respecto a su duración se clasifican como: Autoextingibles: si el defecto desaparece por sí mismo. Ejemplo: rama que

§

golpea casualmente una fase de una línea aérea. Fugitivos: el defecto desaparece por acción de la protección, sin dejar

§

consecuencias en la red. Ejemplo: disparo por sobrecarga en un transformador. Permanentes: se ha producido un deterioro en la red que exige su reparación.

§

Ejemplo: corte de un cable MT por una máquina excavadora.


6


Defectos más comunes en redes MT: §

Defectos fase-fase.

§

Defectos fase-tierra (protección relacionada con el sistema de puesta

a tierra). §

Sobrecargas.


7

A NÁL ISIS DE L A PROTECC IÓN EN REDES DE M .T.

El sistema de protección tiene como misión eliminar los defectos en la red MT.

Objetivos principales del sistema de protección: Contribuir en la protección a las personas. § Evitar el deterioro de los materiales. § Preservar la estabilidad y continuidad de servicio. § Proteger instalaciones adyacentes. §

Debe actuar antes de que sea tarde. § Debe estar siempre “al acecho”. §

Rapidez. § Selectividad. § Fiabilidad. §


8


Elementos posibles en la protección de redes MT : §

Fusibles.

§

Relés de protección: §

Directos.

§

Indirectos. Autoalimentados.

§

Alimentación externa

§


9


Fusibles:

Uso en eliminación de los cortocircuitos.

§

Se utilizan en su mayor medida en la protección de transformadores. Los

§

fabricantes de fusibles dan una tabla de elección según la potencia del transformador. Si deseamos proteger ante sobrecargas deberemos acudir a otros

§

equipos (relés de protección).


10

A NÁL ISIS DE L A PROTECC IÓN EN REDES DE M .T. Una protección con relé de sobreintensidad estará compuesta siempre por: Interruptor automático.

§

Captador de intensidad (medida de la intensidad).

§

El propio relé.

§

El buen funcionamiento del relé implica una adecuada elección del umbral de funcionamiento.

Acción

Captador

medida

límite = Umbral

Comp.

Sistema de Protección = Relé


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A NÁL ISIS DE L A PROTECC IÓN EN REDES DE M .T. Relés de protección autoalimentados:

Estos relés toman la energía necesaria para su funcionamiento directamente del circuito vigilado (a través de sus captadores específicos). El actuador (o disparador) debe estar previsto también para poder actuar con la energía dispensada por dicho elemento de acción. Es un actuador especial. Red

Elemento de corte Disyuntor

Actuador Relé de

Captador / reductor de medida

protección

consumos


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Relés de protección con alimentación externa:

La energía necesaria para su funcionamiento es dispensada por una fuente de alimentación externa al relé.

Red

Fuente de alimentación auxiliar

Elemento de corte Disyuntor

Actuador Relé de

Captador / reductor de medida

protección

consumos


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TIPOS DE REDES

Subestación A.T. / M.T.

E.T. M.T/ B.T


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FUN CION ES DE PRO TECC IÓN (CÓDIGO S A NSI)

Dos tipos de identificación:

1.

Gráfica: Máxima intensidad de fase (50/51)

2.

Símbolos estándar: 50 Cortocircuito entre fases 51 Sobrecarga


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PR OT EC CIÓN DE TRANSFORMADORES


16

PROTECCIÓN DE TRA NSFORMA DORES (DISTR IB UC IÓN)

§

Defectos internos §

§

§

Defectos externos § § § §


Entre espiras de un mismo devanado o entre conductores de fases distintas Entre bobinado y depósito o entre bobinado y núcleo magnético

Sobrecargas Cortocircuito entre fases Cortocircuitos a tierra Sobre-tensiones

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PROTECCIÓN DE TRA NSFORMA DORES (DISTRIB UC IÓN). ESQUEM A TIPO

MT

MT

(1)

51N

63 74 38


(2)

(3)

(1) Fusible o Imáx con 2 umbrales (2) Máxima intensidad residual (3) DGPT o sondas de temperatura (4) Interruptor automático BT

51 50

(1)

51N

(2)

63 74 38

(4)

(4)

BT

BT

(3)

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PROTEC CIÓN D E TR A NSFOR MA DOR ES (DISTRIB UCIÓN).

POTENCIA AT/MT Sn> 5 MVA

TIPO DE DEFECTO

Imagen térmica (49) Base Sobrecarga Cortocircuito externo Cortocircuito interno

SUMERGIDO

SECO

Imagen térmica (49) Imagen térmica (49)

Termostato

Opción

Sondas Pt100 (49T) o Imagen térmica

Termostato DGPT2

Sondas Pt100 (49T) o PTC

Base

2 Max (*) de I (51)

2 Max (*) de I (51) o fusibles

2 Max (*) de I (51) o fusibles

Base

Buchholz

DGPT2

Opción

Diferencial (87T)

Base

Max de I homopolar aguas arriba y aguas abajo (51)

Max de I homopolar Max de I homopolar aguas arriba y aguas arriba y aguas abajo (51) aguas abajo (51)

Masa a cuba (51)

Defecto a tierra Opción

Diferencial a tierra (64REF) BU Power - Media Tensión Enric Vinyes 27/11/2007

DISTRIBUCIÓN MT/BT

Masa a cuba (51) 19

PR OT EC CIÓN DE MOTORES


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DA ÑOS EN EL CIRCUITO MA GNÉTICO. DEBIDO A DEFECTOS A MA SA Intensidad de defecto (A)

70

60

50

40

C

30

B 20

A

10

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

t (s)

A : zon a Ac ept abl e B: Daños medianos C: Daños import antes Curva de daños en el estator de una máquina eléctrica rotativa en función de la intensidad de defecto a tierra y del tiempo de duración del defecto


21

DA ÑOS EN EL CIRCUITO MA GNÉTICO. DEBIDO A DEFECTOS A MA SA

Conclusión:


§

Barras con motores: régimen de neutro aislado o limitado por resistencia a bajos valores (10 a 20 A máx). Uso de toroidales.

§

En el caso de que el régimen de neutro no sea muy limitado, disparo rápido a bajos valores de intensidad. Normalmente ello significa el uso de toroidales para leer bajos valores de intensidad residual.

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TIPOS DE DEFECTOS

Defectos debidos a la alimentación

Defectos debidos a la carga

Motor asíncrono 580kW, 6 polos, 6300V 50Hz


Defectos internos del motor

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EJE MPL OS DE EL ECCIÓN

Tipo

Potencia

Potencia

Carga

Defecto

elevada

débil

especial

imagen térmica

imagen térmica

Carga arrastrada

Sobrecarga (Estator DT) Arranque demasiado largo

base

49

opción 38/49T

sondas Pt100

48

Arr. dem. largo

Bloqueo de rotor

51LR

Rotor bloq.

Descebadura de la bomba

37

min. de I

Arranques muy frecuentes

66

Nº arranques

Control de velocidad

12/14

Control veloc.

Ruptura de transmisión


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Tipo

Potencia

Potencia

Carga

Defecto

fuerte

débil

especial

Alimentación

Desequilibrio

base

46

max. I inversa

max. I inversa

Reenganche

opción

27R

min. U remanente

min. U remanente

Caida de tensión

opción

27

min. tensión

min. tensión

(deslastrado)

27D

Retorno de tensión

59

opción 47 Sentido de giro ar ac ones e a 81H frecuencia (deslastrado ...) opción 81L


min. tensión directa min. tensión directa máx. tensión

máx. tensión

control de giro máx. frecuencia min. Frecuencia

máx. frecuencia min. Frecuencia

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Tipo

Potencia

Potencia

Carga

Defecto

fuerte

débil

especial

Máx. I

Máx. I

Motor

Cortocircuito

base

51

o fusibles

Defecto a tierra

87M

diferencial

67

o direccional

base

51N

Máx. I a tierra

Máx. I a tierra

opción

67N

67N si I capacitiva

67N si I capacitiva

Vigilohm

Vigilohm

Masa rotor (bobado)

base

Rodamientos

opción


49T

sondas Pt100

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EJEM PL OS DE ELEC CIÓN. MOTORES DE POCA POTENCIA CONTROL ADOS POR UN CONTACTOR

49RMS 51N 46

Protecciones complementarias en función del tipo de carga : § Arranque demasiado largo y bloqueo de rotor § Limitación del número de arranques § Mínima corriente de fase

M BU Power - Media Tensión Enric Vinyes 27/11/2007

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EJEM PL OS DE ELEC CIÓN. MOTORES DE POCA POTENCIA CONTROLA DOS POR UN DISYUNTOR

49RMS 51 51N 46


M BU Power - Media Tensión Enric Vinyes 27/11/2007

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EJEMPL OS DE EL ECCIÓN. MOTORES DE EL EVADA POTENCIA

M


46 49RMS 51 51N 87M


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SEPAM SERIES 20, 40 Y 80

By DSR


30

APL ICACIONES DEL SEPAM


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SEPAM SERIES 20, 40 Y 80

Sepam serie 20 n

Protecciones de fase y a tierra

Protección para sobrecargas térmicas RMS n

Pérdida de las principales protecciones por ROCOF n


Sepam serie 40 n

Contador de tensión y corriente

n

Funciones de protección direccional

n

CT / VT supervisión

Editor de ecuación Lógica, para programar funciones de control específicas. n

Sepam serie 80 n

n

n n n

Protección diferencial de Transformadores . Amplio abanico de protecciones de motor y generador. 2 puertos de comunicación Sincronismo Programa diagrama de contactos

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Sepam Serie 20

n

Medias de corriente o tensión de acuerdo con la aplicación.

n

10 entradas / 8 salidas

n

1 puerto de comunicación modbus

n

8 entradas de temperatura


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Sepam Serie 40

n

Medidas de corriente y tensión para todas las aplicaciones: n Todas las medidas disponibles n Funciones de protección direccionales 10 entradas / 8 salidas

n

Editor de ecuaciones lógicas

n

1 puerto de comunicación modbus

n

16 entradas de temperatura

n


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Sepam Serie 80 n

n n n n n

n n

n n

Múltiples medidas: n Todas las medidas disponibles n Funciones de protección direccionales y diferenciales 42 entradas / 23 salidas Editor de ecuaciones lógicas 2 puertos de comunicación modbus 16 entradas de temperatura Cartucho de memoria y pila Control local mediante mímico Software de programación – Logipam (Opcional) Synchro-check Transferencia automática


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Arquitectura modular Sepam serie 20 / serie 40

n

Funciones adicionales usando módulos opcionales.

n

Específicamente para sus necesidades.

n

Para evolucionar paso a paso con su instalación. n Los módulos opcionales se pueden añadir en cualquier momento. n Facilidad de instalación y puesta en marcha.


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Arquitectura modular Sepam serie 80 n

Funciones adicionales usando módulos opcionales.

n

Específicamente para sus necesidades.

n

Para evolucionar paso a paso con su instalación n Los módulos opcionales se pueden añadir en cualquier momento n Facilidad de instalación y puesta en marcha


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APLICACIONES

Sincronismo ANSI 25 n

MCS 025

80

OK

n n n


Verificación de diferencias: n tensión n frecuencia n fase entre las dos redes antes de permitir el acople. Tiempo de anticipación ajustable 5 modos de funcionamiento con tensión ausente Función compartida entre n el módulo MCS025 que comprueba el sincronismo entre las 2 redes. n y el Sepam Serie 80 controla el acoplamiento después de ser habilitado por el módulo MCS025.

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APLICACIONES

Transferencia automática

n

S80

S80 n

ATS n

n n


Transferencia automática de acometida. n De una acometida a otra para diagramas 1/2 or 2/3 n Seguimiento de la pérdida de alimentación o de un defecto aguas arriba. Funciones adicionales n Inhibición de la transferencia para un defecto aguas abajo. n Transferencia inhibida por lógica de control Función predefinida, fácil de ajustar, entre 2 Sepam serie 80 protegiendo las acometidas. Comunicación entre Sepams por lógica de entradas/salidas. Selector de acoplamiento. (ANSI 10)

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GA MA SEPAM EN MEDIA TENSIÓN. PROTOCOLO S DE CO MU NICA CIÓN

n

Etherrnet

Modbus RS 485


En industria y terciario n Distribución primaria y secundaria n Redes de proceso y control n Modbus, Field bus, open, n RS 485 par trenzado o Fibra Óptica n Ethernet TCP/IP n En línea con la filosofía Transparent Ready

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GA MA SEPA M EN MEDIA TENSIÓN. COMU NICA CIÓN DE INTERFACES PARA L AS DOS REDES

n

n


S-LAN (Red de telecontrol – LAN) n Red de comunicaciones para telecontrol n Dedicado a supervisión y control, indicación y alarmas E-LAN (Red de Ingeniería – LAN) n Red dedicada al mantenimiento: n Para diagnóstico n Para cambio de regulaciones n Para lectura de eventos o osciloperturbografía

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GA MA SEPAM EN MEDIA TENSIÓN. S-LA N Y E-LA N MULTIPROTOCOLOS


n

S-LAN, bus entre Sepam n Multiprotocolos: Modbus, IEC 870-5-103, DNP3 n RS 485 par trenzado o Fibra Óptica n Hacia RTU o SCADA

n

E-LAN, bus entre Sepam n Hacia un PC con el software de telemantenimiento SF 2841 Remoto n RS 485 par trenzado

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SEPAM . MODELOS SEGÚN FUNCIONES

Condensadores Generadores Motores Transformadores Subestaciones

M20

§

T20

§

M41

§

M81, M87, M88

§

S20

§

T40, T42

§

S40, S41, S42

§

T81, T82, T87

§

S80, S81, S82, S84


§

§

G40

§

G82, G87, G88

§

C86

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EJEMPLOS DE INSTAL ACIONES CON SEPAM

Desaladora de San Pedro del Pinatar: §

§

§

§

Transformadores (T20 con protecciones 50/51, 50N/51N y 49 RMS). Juego de barras (B21 con protección de mínima tensión (27)) Motores (M20 con protecciones 50/51, 49 RMS, 46, 66, 48 y 37). Centros de transformación (S20 con protecciones 50/51 y 50N/51N)

Estación de Bombeo (AGBAR): §


Motores (M41 con protecciones 50/51, 50N/51N, 49 RMS, 46, 37, 66, 27/27S, 59, 47, 81H y 87L).

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Sistemas de Proteccion Electrica en MT

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