Calibración Del 51y 87
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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA SEDE CUENCA
TRABAJO #4: Calibración del 51 y 87Luis Felipe Quevedo, Bryan Salvatierra, Diego Hernán Domínguez, Cesar Mancheno, Alexis Pucha
Email: [email protected], [email protected], [email protected],[email protected]; [email protected]
Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca
PROTECCIONES
Resumen—Para la puesta en funcionamiento de un sistema eléctrico de potencia, hay que tener en cuenta las dimensiones de los componentes, los materiales que se instalan como la determinación de las protecciones de personas y bienes, para precisar dichos parámetros hacen falta del cálculo de las corrientes de cortocircuito en cualquier punto de la red. En el siguiente documento se analizará la corriente de corto circuito en la barra 3 punto A del S.E.P propuesto. En el cual se determinará la corriente eficaz de corto circuito de choque, la corriente máxima de cortocircuito de choque, la corriente transitoria de corto, la capacidad de ruptura de aparatos de corte y la corriente permanente de corto circuito, todo esto nos servirá a la hora de calibrar la protección 51 de sobre-corriente, que es el objetivo final de este trabajo, además de esta protección también se calibrará el 87, que es un relé diferencial.
Index Terms—CORRIENTE DE CORTO CIRCUITO, CAPACIDAD DE RUPTURA, CORRIENTE PERMANENTE DE CORTOCIRCUITO, FALLA SIMETRICA, PROTECCIÓN 51, SOBRE-CORRIENTE, PROTECCIÓN 87, RELE DIFERENCIAL.
1. Introducción
Una falla en un circuito es cualquier evento que interfiere con el flujo normal de corriente, las fallas también pueden ser designadas como cortocircuitos, los cuales si las protecciones no está bien dimensionadas puede resultar peligroso tanto para el personal que lo opera y para el equipo que se encuentra conectado, es por esta razón que en el presente documento presenta una forma para realizar el cálculo de las corrientes máximas de cortocircuito.
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2. Desarrollo:
El disyuntor a calcular es el D3 por lo que el circuito a reducir es el siguiente:
ZONA 1
Por carga pequeña se elimina ser. aux.
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Condición:
Pc cTrafo<Pc cRed
Pcc=20 MVA6 %
∗100<400 MVA
333.33 MVA<400 MVA
Por lo tanto cumple la condición.
Pcc=PTR1
Xd %∗100
400 MVA100
=20 MVAXd %
Xd %=5%
Simplificando los Generadores 1,2,3:
Tomando como Base al G 1:
PG2 ´=PG 2×X ´ d %BASE
X ´ d %CAMBIO
PG2 ´=20 MVA × 1814
=25.7142 MVA
PeqG1−3=PG 1+PG2´+PG 3
PeqG1−3=25+25.7142+25=75.714 MVA
Xd %G 1−3=18 %
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Simplificando:
PG ´=PG×X ´ d %B ASE
X ´ d %CAMBIO
PG ´=20 MVA × 1811
=32.727 MVA
PGeq1=32.727 MVA+75.714 MVA=108.44 MVA
Xd %Geq1=18 %
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ZONA 2
Puesto que ∆ V =5%
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Para el cálculo de la zona el cálculo se lo realiza en forma paralela por lo que tenemos 2 Disyuntores.
Treq 2=8% × 108,4424
=36,14 %
Treq 2=108,44 MVA
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Donde obtenemos los valores de la Resistencia (Geq 2)
Geq 2=108,44 MVAX ' ' d=721,60 %
Obtenemos el Treq 4
Treq 4=4 %× 108,4448
=9,04 %
Treq 2=108,44 MVA
Donde tenemos los valores general disyuntor.
Geq A=108,44 MVAX ' ' d=784,78 %
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Numero de Cable 3 x 1/0/(1/0 )Re sistencia: R=0 , 8263Ω/KmXL=0 ,58862Z=1 ,01452Calculo :R 2: R 2=35∗1 ,01452=35 ,5082ΩVn : Vn=V +ΔV 5 %=22kV +1,1kv=23 , 1 kV
Pcc=Vn2
Z=
(23 , 1 )2
35 , 5082=15 ,027 MVA
X ´ d %=PnPcc
∗100=108 , 4415 ,027
∗100=721 , 60 %
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Para el cálculo de la zona el cálculo se lo realiza en forma paralela por lo que tenemos 2 Disyuntores.
Treq 3=4%× 108,4448
=9,04 %
Treq 3=108,44 MVA
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Donde obtenemos los valores de la Resistencia (Geq 2)
Geq 3=108,44 MVAX ' ' d=576,19 %
Obtenemos el Treq 4
Treq 5=4%× 108,4448
=9,04 %
Treq 2=108,44 MVA
Donde tenemos los segundos datos general del disyuntor 3.
Geq A=108,44 MVAX ' ' d=612,27 %
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Numero de Cable 3 x 3/0(1/0 )Re sistencia: R=0 ,67984639Ω/ KmXL=0 ,44174924Z=0 ,810 R 1=35∗0 , 810=28 ,35Ω
Pcc=Vn2
Z=
(23 , 1 )2
28 ,35=18 , 82 MVA
X ´ d %=PnPcc ∗100=108 . 44
18 ,82 ∗100=576 ,19%
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Por lo que obtenemos los valores encontrados para el cálculo del disyuntor.
PG ´=PG×X ´ d %BASE
X ´ d %CAMBIO
PG ´=108,44 MVA × 612,27784,78
=84.6 MVA
PGeqT=84.6 MVA+108.44 MVA=193.04 MVA
Xd %GeqT=612.27%
Potencia de Corto Circuito para el Disyuntor 3.
Pcc= PnXd %
∗100
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Pcc=193.04 MVA612.27 %
∗100
Pcc=31.528 MVA
Corriente de Corto Circuito
Icc= Pcc√3∗V
Icc= 31.528 MVA√3∗(22 kV )
Icc=827 A
Corriente de ChoqueIch=2.55∗Icc
Ich=2.55 (827 A )=2.108 KA
Con estos resultados Obtenidos en el cálculo de corrientes de cortocircuito procedemos a la calibración del TC.
Intensidad de desconexión que protege al aislamiento
PccPn
=31.528 MVA193.04 MVA
=0.163
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µ=1
Según la gráfica el valor de u es: 1 Para fusibles normales
La corriente de ruptura o de desconexión Id de un interruptor es:
Id=u∗Icc
Id=1∗0.827 KA=0.827 KA
Potencia de ruptura:
Pr=µ∗Pcc
Pr=1∗31.528 MVA=31.528 MVA
Corriente permanente de cortocircuito (curva A)
según la figura tenemos:
µd=0.97
La corriente PermanenteIp=µd∗I d
Ipermanente=0.97 (0.827 KA )=0,802 kA
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Los valores de Tc al primario es el valor de In¿= Pn
√3∗Vl
¿=193.04 MVA√3∗22 Kv
¿( primario)=5.06 KA=6 KA Los valores de Tc al secundario es constante de 5 A donde obtenemos el RTC
RTC= IpIs
RTC=6000 A5 A
RTC=1200
Ahora se procede a la calibración del 51.Para el cálculo del Pick-UP
pick−up= ¿RTC
pick−up=5.060 A1200
=4.21 A
multiplos= IccRTC∗pick−up
multiplos= 827 A1200∗4.21 A
multiplos=0,16
El rendimiento del Fusible es:ɳ %=RTC∗Is−Ip
IP
ɳ %=1200∗5−506 0506 0
ɳ %=18.57 %
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T=0.25 por lo que el TD = 0.5
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El siguiente grafico muestra el sistema de protecciones para los trafos TR5 y TR6 respectivamente.
Calibración del relé 87Potencia de calibración del trafo en sobrecarga es del 30% (enfriamiento forzado)S = 48+48 x (0.3)=62.4MVAENFRIAMIENTO BASE
- PrimarioInp= 48000
√3 x22x1.5=1889.51 A
In2p = 2000A15
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RTC=20005
=400
∩%=400 (5 )−1889.511889.51
x100 %
∩%=5.85 %
- SecundarioIns=
624003
22=945.45 A
In2p = 1000ARTC=1000
5=200
∩%=200 (5 )−945.45945.45
x100 %
∩%=5.76 %
ENFRIAMIENTO FORZADO- Primario
Ipef = 62400√3 x22
=1637.57 A
∩%=400 (5 )−1637 .5 71637.57
x100 %
∩%=22.13 %
- SecundarioIsef = 48000
√3 x 22=1259 . 67 A
∩%=320 (5 )−1259 .67
1259.67x 100 %
∩%=27 %
Pick-up16
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- Primario√3 I p ef
RTC p=√3 1637.57
400=7.09 A
- SecundarioI s efRTC s
=1 259 .6 72 00
=6.3 A
Múltiplos Pick-up- Primario
Pick−upmed
Pick−upcalc=8.7
7.9=1.227
- SecundarioI s ef
RTC s=8.7
6.3=1.38
Error%error=mayor−menor
mayor
%error=1.38−1.2271.38
x 100=11.08%
3. ELEMENTOS DE PROTECCION UTILIZADOS
TC KOTD-150
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CaracterísticasU=25kV BIL kV=150 f=50/60Hz Corriente: 200-5000AGuia:eshttp://www05.abb.com/global/scot/scot235.nsf/veritydisplay/1914331b48d8d50a8525772f006b7611/$file/42-940_kotd-110_150_200.pdf
RELE DE SOBRE CORRIENTE (51) SPAJ 140C
GUIA: http://www05.abb.com/global/scot/scot229.nsf/veritydisplay/417130481fd1cb0cc125730000351eb8/$file/FM_SPAJ140C_750208_EScab.pdf
RELE DIFERENCIAL (87) SPCD 3D53
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GUIA: http://nicolasdiruscio.redirectme.net/Facultad/5%20Nivel/Generacion,%20Transmisi%C3%B3n%20y%20Distribuci%C3%B3n/problema_abierto_2010/folletos/fm_spad346c_es_aaaaa.pdf
4. CONCLUSIONES
En la mayor parte de los sistemas industriales se obtiene la máxima corriente de cortocircuito
cuando se producen las denominada fallas trifásicas, como se habló en un principio, no son de
gran ocurrencia pero pueden producir grandes daños, por lo tanto para la selección de las
adecuadas protecciones del SEP basta con calcular la falla o el cortocircuito trifásico simétrico.
La ubicación del corto circuito depende del fin que se persigue, como ejemplo la máxima corriente
de corto circuito que circula a través de un interruptor, un fusible o un arrancador se presenta
cuando la falla se produce precisamente en los terminales de ese dispositivo.
Tomar en cuenta que la conexión del TC es inversa a la conexión del trafo es decir si el trafo está
conectado en estrella en un devanado el TC será conectado en triangulo y viceversa.
Para el 87 el porcentaje de error debe ser el mínimo posible, en nuestro caso salió 11%, que es un
valor bueno.
Para la elección de los equipos a utilizar se tuvo en cuenta los cálculos hechos, así como las
tensiones de trabajo, su BIL, etc.
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Los valores calculados en la calibración, tanto del 51 como del 87, son valores buenos, y si no se le da ese calificativo, al menos son aceptables, por lo que concluimos que se a calibrado correctamente las protecciones para los transformadores TR5 y TR6.
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