COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN REDES DE DISTRIBUCIÓN

1. COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN REDES DE DISTRIBUCIÓN SUBGERENCIA DE DISTRIBUCIÓN DIVISIÓN DE DISTRIBUCIÓN ORIENTE DEPARTAMENTO DE OPERACIÓN Y MANTENIMINETO (May 2013)

2. CONTENIDO • Sistemas de Distribución. • Subestación Eléctrica • Naturaleza de las fallas • Identificación de dispositivos • Coordinación de Dispositivos de Protección

3. SISTEMAS DE DISTRIBUCION A) Sistemas de Generación B) Sistemas de Transmisión C) Sistemas de Distribución: a)Líneas de subtransmisión b) Subestaciones de distribución c) Circuitos de media tensión d) Transformadores de distribución e) Circuitos secundarios f) Acometidas

4. SISTEMA ELÉCTRICO

5. CLASIFICACIONDE TENSIÓN COMPONENTE DEL SISTEMA TENSIÓN NOMINAL KV PREFERENTE RESTRINGIDA CONGELADA BAJA TENSIÓN MENOR DE 1 KV ACOMETIDAS Y CIRCUITOS SECUNDARIOS 0.12 0.127 0.220 0.240 MEDIA TENSIÓN MAYOR A 1 KV Y MENOR A 35 KV CIRCUITOS DE DISTRIBUCIÓN 13.8 23 34.5 2.4 4.4 6.9 11.8 20 ALTA TENSIÓN MAYOR A 35 KV Y MENOR A 230 KV LINEAS DE ALTA TENSION 69 115 85 138 SISTEMAS DE DISTRIBUCION ...

6. SUBESTACIÓN ELÉCTRICA Esta constituida por equipos y dispositivos, que modifican y controlan algunas características de la potencia eléctrica como son: Voltaje, Corriente, Factor de Potencia, Etc. Elementos principales: Transformador Apartarrayos Interruptor de potencia Tableros de Banco de Baterías control Capacitores Cuchillas Transf. de instrumentos

7. SUBESTACIÓNELÉCTRICA Elementos secundarios: Cables de control Alumbrado Estructura Herrajes Sistema de Tierras Trincheras

8. NATURALEZA DE LAS FALLAS • Fallas Transitorias: Son aquellas donde la perdida de aislamiento de los elementos del sistema sometidos a tensión eléctrica, es momentánea, es decir, que se trata de aislamientos del tipo recuperable. Entre el 80-95 % del total de las fallas son de naturaleza transitoria.

9. NATURALEZA DE LAS FALLAS • Fallas Permanentes: Son aquellas donde la pérdida de aislamiento del elemento fallado es permanente, estas requieren reparación, mantenimiento o reposición del equipo.

10. INTENTOS DE RECONECTAR LA CARGA

11. TIU (Tiempo de Interrupción por Usuario) Comportamiento Mensual Acumulado Divisional

12. TIU (Tiempo de Interrupción por Usuario)Valor Acumulado por Causa Periodo: Ene-Abr 2013

13. FILOSOFÍA DE LAS PROTECCIONES La función primordial de un equipo o dispositivo de protección es la de desconectar rápidamente cualquier elemento de un sistema eléctrico que sufra un corto circuito, sobrecarga o que empiece a operar en una forma anormal que pudiera causar daño o interferir con la operación efectiva del resto del sistema.

14. ESTUDIO DE COORDINACIÓN • La coordinación de protecciones de sobrecorriente consiste en un estudio organizado tiempo – corriente de todos los dispositivos en serie desde la carga hasta la fuente. Este estudio es una comparación del tiempo que toma cada uno de los dispositivos individuales para operar cuando ciertos niveles de corriente normal o anormal pasa a través de los dispositivos de protección.    

15. CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES DE LA PROTECCIÓN • Las características que se deben considerar durante el diseño y coordinación de las protecciones que definen un diseño eficiente del esquema de protecciones de cada sistema eléctrico son: • Sensibilidad Confiabilidad • Selectividad Simplicidad • Velocidad Economía.

16. ZONAS DE PROTECCIÓN: Se definen como el área de cobertura de un dispositivo de protección, el cual protege uno o más componentes del sistema eléctrico en cualquier situación anormal o falla que se presente

17. ZONAS DE PROTECCIÓN: a)Líneas de alta tensión b)Barras de alta tensión c)Transformadores de potencia d)Barras y circuito de media tensión e)Circuitos de distribución f)Transformadores de distribución, circuitos g)secundarios y acometidas.

18. ZONAS DE PROTECCIÓN: • Las zonas de protección se disponen de manera que se traslapen para que ninguna parte del sistema quede sin protección. • La protección primaria es la primera línea de defensa, mientras que la protección de respaldo solo actúa cuando falla la protección primaria.

19. PROTECCIÓN PRIMARIA • La protección primaria opera para disparar el dispositivo de protección más cercano al componente fallado, haciendo posible que se • desconecte únicamente el elemento con falla. • El respaldo se define como la protección que opera independientemente de un componente específico en el sistema de protección primaria, quizás duplique la protección Primaria o solo opere si la protección primaria falla o está temporalmente

20. SISTEMAS DE DISTRIBUCION ...

21. RELEVADOR • Es un Dispositivoquesensa de maneraconstantelascondiciones del Sistema de Potencia y causa un cambioabrupto en sucircuito de control, estohaceoperar un interruptor de potenciaquecorta la continuidad de la energia. Lo anterior sucedecuandolascondicionesnormales del sistema se venafectadasporunacondiciónanormal o de falla.

22. RELEVADOR El "pick up" de un relevadores el valor mínimo de la cantidadactuante (corriente o voltaje), con el queempieza a operar.

23. CARACTERISTICA DE OPERACIÓN DE UN RELEVADOR DE SOBRECORRIENTE T I E M P O CORRIENTE DE FALLA

24. INVERSIDAD DE LAS CURVAS Extremadamente inverso T I E M P O Muy inverso Inverso MULTIPLOS DE TAP

25. IDENTIFICACION DE DISPOSITIVOS NÚMEROS Y FUNCIONES DE LOS DISPOSITIVOS

26. IDENTIFICACION DE DISPOSITIVOS ... NÚMEROS Y FUNCIONES DE LOS DISPOSITIVOS

27. 49Q 71Q PROTECCIONES Y ALARMAS DE BANCO SOLO ALARMAS 49T 50/51 51T 51HT 50/51 51NT 63P 63B 86T 87T

28. CRITERIO BASICO PARA S.E. • Para el Transformador de potencia con esquemas 51HT, 51NT y 51BT/51NBT: • 51HT y 51BT • TAP: Se ajusta al 200% de la capacidad OA del banco ó al 120% de la capacidad FOA2. • 51HT de 1seg a 800mseg. • 51BT de 500 a 700mseg. • .

29. CRITERIO BASICO PARA S.E. • 51NT y 51NBT • TAP : Se ajusta del 30% al 40% de desbalance de carga del banco • 51NT 1seg A 800mseg. • 51NBT de 500 a 700mseg. • CIRCUITO 0.3seg + INST.

30. LINEAMINETOS BÁSICOS Los factores para la aplicación apropiada del equipo de protección: • Distancia y calibres de conductores a lo largo del circuito que se desea proteger. • Voltaje del sistema. • Corrientes normales de carga. • Niveles de falla máxima y mínimos en los puntos que se desean proteger. • Valores mínimos de operación. • Características operativas y secuencia seleccionada en los equipos de protección.

31. A) Esquemas de protección Relevador - Relevador Esquemas de protección para una subestación de distribución con un Transformador de Potencia mayor de 10 MVA e Interruptores de circuito

32. B) Esquemas de protección Fusible - Relevador • Para las subestaciones en las cuales sus bancos de transformación tienen una capacidad entre 7.5 y menor de 10 MVA’S. Son los fusibles de potencia los que realmente protegen al transformador y lo aíslan en caso de falla.

33. C) Esquemas de protección Fusible – Relevador – Restaurador • Las subestaciones que utilizan este arreglo de protección, podemos decir que son del tipo rural y su uso se limita a la protección de transformadores con capacidades menores de 7.5 MVA’S.

34. ALIMENTADORES PRIMARIOS Podemos distinguir tres tipos básico de alimentadores primarios : • Tipo rural .- Con dos tipos carga, la que alimenta pequeños poblados cuya carga se caracteriza por motores chicos ( bombas, molinos, pequeñas industrias) y alumbrado y la que alimenta grandes sistemas de bombeo. • Tipo urbano.- aquel que tiene carga de alumbrado y grandes comercios y pequeñas industrias. • Tipo industrial.- Urbano o rural que se caracteriza por grandes consumos de energía y por grandes motores.

35. DISPOSITIVOS Y EQUIPOS ELECTRICOS EN MEDIA TENSIÓN. • Fusible .- Dispositivo de protección contra sobrecorrientes, con dos curvas características de operación. • MMT: Mínimo tiempo de fusión, tiempo en el cual el fusible comenzará a fundirse.

36. DISPOSITIVOS Y EQUIPOS ELECTRICOS EN MEDIA TENSIÓN. • MCT: Máximo tiempo de limpieza, tiempo total en el que el fusible interrumpe la circulación de corriente. Los fusibles más utilizados en redes de distribución son los de curva característica tipo “K” y “T”

37. DISPOSITIVOS Y EQUIPOS ELECTRICOS EN MEDIA TENSIÓN. • El restaurador es un equipo habilitado para sensibilizar e interrumpir en un tiempo determinado sobrecorrientes en un circuito debidas a la eventualidad de una falla, así como efectuar recierres automáticamente re-energizando el circuito.

38. Interruptor - Interruptor CRITERIO DE COORDINACIÓN • Debe existir una coordinación mínima de 0.3 a 0.4 segundos entre ambas protecciones para la máxima corriente de corto circuito.

39. Relevador - Restaurador CRITERIO DE COORDINACIÓN • Debe existir una coordinación mínima de 0.3 a 0.4 segundos entre ambas protecciones para la máxima corriente de corto circuito común a ambos equipos.

40. CRITERIO DE COORDINACIÓN Relevador - Fusible • Debe existir un margen mínimo en tiempo de coordinación de cuando menos 0.3 y 0.4 segundos entre la curva MCT del fusible y la característica del relevador para la máxima corriente de cortocircuito.

41. CRITERIO DE COORDINACIÓN Restaurador - Restaurador • Se requiere un margen de tiempo mayor de 0.2 segundos entre sus curvas características tiempo-corriente para la máxima corriente de falla común a ambos dispositivos.

42. CRITERIO DE COORDINACIÓN Restaurador – Fusible • El punto máximo de coordinación para una corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos se tiene en la intersección de la curva rápida del restaurador (corregida por un factor K1) con la característica MMT del fusible. • El punto mínimo de coordinación para una corriente de cortocircuito común a ambos dispositivos se tiene en la intersección de la característica MCT del fusible con la curva lenta del restaurador.

43. CRITERIO DE COORDINACIÓN Restaurador – Fusible • El factor K1 para compensar el efecto calentamiento-enfriamiento sufrido por el fusible debido a las operaciones rápidas de disparo y recierre del restaurador.

44. CRITERIO DE COORDINACIÓN Fusible-Fusible • Debe existir un margen mínimo en tiempo de coordinación del 25 % del tiempo de la MMT del fusible de respaldo, entre esta y la MCT del fusible delantero o primario.

45. CALCULO DE CORTO CIRCUITO

46. DIAGRAMA CON CORTO CIRCUITO

47. EJEMPLO DE COORDINACIÓN

48. PROTECCIÓN EN BAJA TENSIÓN • El interruptor termomagnético, es un dispositivo utilizado para la protección de los circuitos eléctricos contra cortocircuitos y sobrecargas. El funcionamiento de un interruptor termomagnético se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule).

49. COMPONENTES DEL ITM

50. PROTECCIONES EN ITM • 1-Protección contra sobrecargas: Su característica de disparo es a tiempo dependiente o inverso, es decir que a mayor valor de corriente es menor el tiempo de actuación. 2-Protección contra cortocircuitos: Su característica de disparo es a tiempo independiente, es decir que a partir de cierto valor de corriente de falla la protección actúa, siempre en el mismo tiempo.