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MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS DIRECCIÓN GENERAL DE ELECTRICIDAD DIRECCIÓN NORMATIVA DE ELECTRICIDAD

GUÍA PARA EL MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN

RELÉS, INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS Y

TRANSFORMADORES DE PROTECCIÓN

2008

GUÍA PARA EL MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE PROTECCIÓN RELÉS, INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS Y TRANSFORMADORES DE PROTECCIÓN

MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS 2008 Página 1 www.minem.gob.pe

INDICE TABLA DE CONTENIDO 2

1. INTRODUCCIÓN 3

2. OBJETIVO 3

3. ENSAYOS A RELÉS 3

3.1 GENERALIDADES 3

3.2 ENSAYOS DE INTEGRIDAD 7

3.3 ENSAYOS DE APLICACIÓN 11

3.4 SELECCIÓN DEL EQUIPO DE ENSAYO 15

3.5 EJEMPLO DE ENSAYOS DE COMPORTAMIENTO DEL RELÉ 17

4. ENSAYOS A INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS DE POTENCIA 22

4.1 GENERALIDADES 22

4.2 ENSAYOS DE OPERACIÓN DEL INTERRUPTOR AUTOMÁTICO 22

4.3 ENSAYOS AL SISTEMA DE AISLAMIENTO 23

4.4 ENSAYOS AL ACEITE AISLADOR 24

5. ENSAYOS A TRANSFORMADORES DE PROTECCIÓN 26

5.1 GENERALIDADES 26

5.2 ENSAYOS A TRANSFORMADORES DE CORRIENTE 26

5.3 ENSAYOS A TRANSFORMADORES DE TENSIÓN

30

ANEXO I: SEÑALES DE ENSAYO PARA LOS RELÉS 35

ANEXO II: ESPECIFICACIONES TÉCNICAS RECOMENDADAS DEL PROBADOR DE RELÉS

41

ANEXO III: ENSAYOS DE SISTEMA DE AISLAMIENTO DEL RELE 46



TABLA DE CONTENIDO

Relés Ensayo de IntegridadEnsayo de Aplicación

Operación MecanicaOperación Verificación de Conexiones

Disparo ante Sobrecarga

Sistema de Resistencia de AislamientoInterruptores Aislamiento Factor de Potencia del AislamientoAutomáticos

Rigidez DielectricaAceite Tensión Interfacial

Aislador Factor de Potencia Color

Ensayos delSistema de Corriente térmica de corto tiempoProtección Tipo Aumento de temperatura

Impulso en el devando primario

Medición de descargas parcialesSobretensión

Impulso de InterrupciónEspeciales Factor de potencia

Ensayos mecanicos

Transformadores Adicionales Dezplasamiento de fasede Protección

Aumento de temperaturaTipo Capacidad de resistencia al cortocircuito

Impulso en el devando primario

Rutina Medición de descargas parciales

Impulso de InterrupciónEspeciales Factor de potencia

Ensayos mecanicos

Aumento de temperatura y tensión residualExactitud

Corriente

Tensión

Rutina

Adicionales



1. INTRODUCCIÓN Actualmente en nuestro país existen diversos métodos para realizar el mantenimiento a los equipos que conforman el sistema de protección, basados en procedimientos propios de cada empresa y en función del diseño del sistema de protección en particular. Al no existir ninguna norma nacional que estandarice los métodos y criterios, cada empresa elige el procedimiento o la norma internacional para los mantenimientos. En ese sentido, se han revisado y analizado normas internacionales con el propósito de elaborar una guía que servirá como referencia para el desarrollo de los diversos tipos de ensayos, unificando los procedimientos y criterios empleados. 2. OBJETIVO Esta “Guía para el Mantenimiento de Sistemas de Protección - Relés, Interruptores Automáticos y Transformadores de Protección” se desarrolla con el propósito de establecer un documento de referencia que permita ayudar a mejorar y estandarizar los procedimientos y criterios de mantenimiento y ensayos de los equipos que conforman el sistema de protección. 3. ENSAYOS A RELÉS 3.1 GENERALIDADES Los ensayos descritos en este capítulo pueden aplicarse a todos los tipos de relés, y su ejecución depende de los objetivos asociados a mantener la confiabilidad de funcionamiento para la protección del sistema de potencia. Estos relés pueden estar operando en un sistema de protección de Generación, Transmisión o Distribución. La mejor forma de probar un relé es aquella en la que se involucra el comportamiento del esquema (sistema) de protección ante las condiciones operativas normales y de falla del sistema de potencia. Desde el punto de vista del usuario, en general existen dos circunstancias distintas en las que el usuario puede efectuar los ensayos a un relé: i) los ensayos de recepción (cuando el relé aún es propiedad del fabricante) y ii) los ensayos durante su vida útil (cuando el relé es de propiedad del usuario), estos últimos se establecen según el programa de mantenimiento o después de eventos que lo justifiquen. Desde el punto de vista de los ajustes, para determinar los ajustes y tiempos de los relés, existen dos tipos de ensayos: i) Los ensayos de estado estable y ii) los ensayos de simulación de sistemas de potencia, estos últimos se dividen en ensayos de estado dinámico y ensayos de simulación de transitorio. Desde el punto de vista del comportamiento del relé, cuyo desarrollo es el propósito de este capítulo, existen dos tipos de ensayos: i) los ensayos de integridad y ii) los ensayos de aplicación. Ambos tipos de ensayos se describen en los numerales 3.2 y 3.3 de esta guía.



Se recomienda realizar los ensayos de integridad (3.2) con una periodicidad definida según la tecnología de fabricación del relé de acuerdo a la Tabla 1:

Tabla 1 – Periodicidad de los ensayos a los relès

Electromecánico Anualmente

Electrónico Cada 2 años Digital Cada 4 años

3.1.1 TEORIA SOBRE ENSAYOS DE ESTADO ESTABLE Estos ensayos sirven para determinar el punto de calibración o ajuste para cualquier parámetro medido, ya sea corriente o tensión. En este ensayo los fasores se mantienen estables durante un tiempo (ΔT) que es mayor al tiempo de operación del relé. Estas señales se varían en incrementos (Δ Valor) menores que la resolución de medición de los relés hasta determinar el valor de ajuste.

Las señales típicas de ensayo estable se muestran en la Figura 1. En dicha figura, sólo un parámetro se varía (la corriente) mientras que el otro parámetro (la tensión) se mantiene estable al valor de falla. El estado estable se da en cada tramo (ΔT), es decir, cuando los fasores de corriente y tensión son estables. Referencia: Veáse el punto 1.2 Definitions de IEEE Special Publication No. 96TP115-0, “Relay Performance Testing”, Power System relaying Committee, Report of Working Group I13.

C o r r i e n t e

Δ V a l o r

Δ T

T e n s i ó n

Figura 1: Señales para Ensayo de Estado Estable



3.1.2 TEORIA DE ENSAYOS DE SIMULACIÓN DE SISTEMAS DE POTENCIA Estos ensayos sirven para determinar los ajustes y tiempos de respuesta del relé en condiciones temporales de perturbación del sistema de potencia. La perturbación es simulada en el relé en mayor o menor detalle, según se requiera, por los siguientes dos métodos:

a) Teoría de Ensayos de Estado Dinámico En este ensayo las cantidades fasoriales, que representan múltiples condiciones del sistema de potencia, son sincrónicamente variadas entre los estados. El término sincrónicamente variadas quiere decir, que las variaciones del valor fasorial (por ejemplo, en fase y/o amplitud), antes y después de las fronteras de los estados, ocurren en todos los fasores al mismo tiempo sin deslizamiento percibible. Un ejemplo típico es considerar los tres estados que se analizan cuando ocurre un disturbio en un sistema: pre-falla, falla y post-falla. De manera genérica, el estado dinámico puede considerar varios estados para representar fallas evolutivas. Las magnitudes de los fasores pueden ser obtenidas a través de los estudios de flujos de carga y de cortocircuito tal como se muestra a manera de ejemplo en la Figura 2. Referencia: Veáse el punto 1.2 Definitions IEEE Special Publication No. 96TP115-0, “Relay Performance Testing”, Power System relaying Committee, Report of Working Group I13.

Figura 2: Señales para Ensayo de Estado Dinámico

Estado 1 Estado 2 Pretalla Falla

Corriente A

Tensión A

Tensión B

Tensión C



b) Teoría de Ensayos de Simulación de Transitorio En este ensayo la señal que inyecta el equipo de ensayos representa en contenido de frecuencia, magnitud y duración, las señales reales que recibiría el relé durante una perturbación en el sistema de potencia. La Figura 3 muestra un ejemplo de señales de ensayo transitorio. Este ensayo usa señales que incluyen la componente de la frecuencia fundamental y las frecuencias de más alto orden generadas durante las condiciones de falla. También pueden utilizarse datos registrados del sistema de potencia (por medio de registradores de falla) o datos generados por modelos computacionales de sistemas de potencia utilizando programas de análisis transitorio electromagnético. Estos datos también pueden incluir los efectos de saturación de los transformadores de corriente, de subsidencia de los transformadores de tensión. Todas estas son características reales producidas en un sistema de potencia.

El equipo de ensayo debe ser capaz de reproducir estas señales con precisión para que el ensayo sea confiable. En el numeral 3.4 se dan las pautas para la selección del equipo de ensayo. En el Anexo 1 se muestra en detalle la teoría sobre señales de ensayo para relés. Referencia: Veáse el punto 1.2 Definitions IEEE Special Publication No. 96TP115-0, “Relay Performance Testing”, Power System relaying Committee, Report of Working Group I13.



Figura 3: Señales para Ensayo de Estado Transitorio

3.2 ENSAYOS DE INTEGRIDAD Estos ensayos son considerados de rutina y se efectúan muchas veces durante el tiempo de vida del relé. Estos ensayos básicos son importantes y deben efectuarse antes que los ensayos de aplicación. Objetivo: Confirmar que los relés fueron fabricados e instalados, y están siendo mantenidos tal que cumplan con los criterios de aceptación del usuario y las especificaciones técnicas del fabricante. Consideraciones y Aplicaciones: Los ensayos de integridad son comunes a todos los tipos de relés y se prueban solamente con señales senoidales. Los ensayos efectuados pueden ser de estado estable o estado dinámico limitados, diseñados usualmente para examinar el comportamiento de todas las mediciones efectuadas por el relé. Por ejemplo, en los ensayos de integridad para la verificación del comportamiento de relés de sobrecorriente instantáneos, generalmente se incluyen la calibración a una corriente y la medición del tiempo de operación; en este caso, se utilizan corrientes senoidales de estado estable para la calibración de la corriente y de estado dinámico para la medición del tiempo de operación. Usualmente, la primera instancia en donde se desarrolla el ensayo de integridad es durante la recepción del relé. Los ensayos de integridad al relé en servicio son

Offset (Característica L/R)

Falla en la Fase AOffset

(Característica L/R)



generalmente efectuados periódicamente, la cuál debe considerar, desde el punto de vista del usuario, los siguientes factores: - Recomendaciones del fabricante. - Historial de operación del tipo de relé en particular. - Complejidad de la función de protección - Criticidad del circuito protegido. - Programa de mantenimiento de los aparatos protegidos. - Periodicidad recomendada por el ente normativo. Señales de Ensayo: Los ensayos de integridad fueron diseñados por los fabricantes para verificar la condición del relé usando señales de ensayos simples. Según la definición del ensayo de integridad, y de acuerdo a las señales de onda establecidas en los numerales 2.1 al 2.8 del Anexo 1, este ensayo puede utilizar las siguientes señales: - Onda Senoidal de Estado Estable de Frecuencia Fundamental (2.1 – Anexo 1) - Onda Senoidal con Control de la Tasa de Cambio en Magnitud (2.2 – Anexo 1). - Onda Senoidal con Cambio Instantáneo en Amplitud (2.3 – Anexo 1). - Onda Senoidal con Frecuencia y Tasa de Cambio en Frecuencia Controlable (2.7 –

Anexo 1). - Onda Senoidal con Contenido de Armónicos (2.8 – Anexo 1). Ejemplos:

- Las ondas senoidales de estado estable de frecuencia fundamental y las ondas senoidales con control de la tasa de cambio en magnitud verifican el ajuste y operación del relé.

- Las ondas senoidales con cambio instantáneo en amplitud se utilizan para medir el tiempo de respuesta del relé.

- Las ondas senoidales con frecuencia y tasa de cambio en frecuencia controlable pueden utilizarse con relés de frecuencia de “rechazo de carga” y de “sincronización de generadores” porque estos relés requieren una tasa de cambio en las cantidades fasoriales para verificar el comportamiento.

- Las ondas senoidales con contenido de armónicos pueden aplicarse en los ensayos de integridad. Los relés diferenciales con restricción de armónicos son los tipos más comunes

Ejemplo de Ensayo de Integridad: Datos del ensayo: Un relé que protege una línea de 220 kV . Este relé esta configurado con una curva de sobrecorriente tal como se muestra en la Figura 4. En este caso tenemos: - T = Tiempo de disparo (en segundos). - Ie = Corriente de ensayo; M = Ie/6.



Figura 4: Curva de sobrecorriente del relé

Tabla 2 - Valores ploteados de la Figura 4 Se requiere verificar si la curva de protección especificada en la fase A del relé opera adecuadamente sabiendo que el usuario considera un error máximo de 5% para que el relé sea aceptado y continúe en servicio. Desarrollo del ensayo: El ensayo a efectuarse es de integridad porque el propósito es verificar si cada uno de los nueve puntos de la curva de protección opera con los valores especificados por la curva del relé dentro del rango de 5%.

Nº M Ie Tiempo Teórico Calculado

Error Máximo (%)

1 1,500 9,000 8,892 5,000 2 2,000 12,000 3,894 5,000 3 2,258 13,548 2,937 5,000 4 2,491 14,946 2,382 5,000 5 2,748 16,488 0,200 5,000 6 4,487 26,922 0,200 5,000 7 4,986 29,916 0,200 5,000 8 5,500 33,000 0,050 5,000 9 7,002 42,012 0,050 5,000

T = 1.8x[5.95/(M^2-1)+0.18]

T = 0.2

T = 0.05



Figura 5: Conexionado del equipo de ensayo y el relé Luego de aplicar corrientes (Ie) de ondas senoidales de estado estable de frecuencia fundamental en los nueve puntos, se efectuá el ensayo de estado estable para determinar en cada punto el ajuste del relé, y el ensayo de estado dinámico para verificar los tiempos de operación.

Tabla 3: Resultados del Ensayo de Integridad

RESULTADOS

Nº M Ie Tiempo Teórico

Calculado

Error Máximo

(%)

Tiempo RealMedido

Error Real (%) Diagnóstico

1 1.500 9.000 8.892 5.000 8.995 1.158 Pasó 2 2.000 12.000 3.894 5.000 3.924 0.770 Pasó 3 2.258 13.548 2.937 5.000 2.869 -2.319 Pasó 4 2.491 14.946 2.382 5.000 2.342 -1.663 Pasó 5 2.748 16.488 0.200 5.000 0.205 2.500 Pasó 6 4.487 26.922 0.200 5.000 0.204 2.000 Pasó 7 4.986 29.916 0.200 5.000 0.200 0.000 Pasó 8 5.500 33.000 0.050 5.000 0.051 2.000 Pasó 9 7.002 42.012 0.050 5.000 0.050 0.000 Pasó Por lo tanto, según se muestra en la tabla anterior, el relé puede ponerse nuevamente en servicio porque el requerimiento que el usuario había definido se ha cumplido satisfactoriamente, es decir, todos los errores obtenidos son menores a 5%. Referencia: Veáse Capítulo 2: Propósito de las pruebas de comportamiento del relé IEEE Special Publication No. 96TP115-0, “Relay Performance Testing”, Power System relaying Committee, Report of Working Group I13.

Ie

Ie

EQUIPO DE ENSAYO HEXAFÁSICO

RELÉ DE SOBRECORRIENTE

N A B C

Fuente de corriente Entrada digital

(Parada de tiempo)



3.3 ENSAYOS DE APLICACIÓN Luego que se ha determinado, por medio del ensayo de integridad, que un relé cumple con las especificaciones técnicas establecidas, se pueden aplicar ensayos más completos para probar el desempeño del relé. Los ensayos de aplicación cumplen con este propósito porque se efectúa cuando las especificaciones probadas en los ensayos de integridad no son suficientemente detalladas para asegurar los objetivos de la aplicación apropiada. Los registros de los registradores de falla de perturbaciones de sistemas de potencia pueden ser reproducidos en el relé para probar el comportamiento de este. Las perturbaciones también pueden reproducirse por medio de software de simulaciones matemáticas. En este caso, la simulación ofrece la oportunidad de variar las condiciones de la perturbación para asegurar con mayor detalle la sensibilidad y selectividad del relé. Objetivo: Descubrir si el desempeño del relé es satisfactorio para los objetivos de la aplicación específica en donde los resultados de las especificaciones técnicas probadas en el ensayo de integridad del relé no son suficientes para asegurar dicha aplicación específica. Consideraciones y Aplicaciones: Los ensayos de aplicación son más completos y se orientan a examinar el comportamiento específico del relé para la aplicación requerida. En este caso las señales de ensayo no necesariamente son senoidales y pueden ser simulaciones de estados dinámicos y de transitorios. Este ensayo mejora la confiabilidad del sistema de potencia porque el relé es probado para la aplicación específica. Los ensayos de simulación de estados dinámicos y transitorios simulan las condiciones del sistema de potencia las cuales los relés experimentarán durante el servicio. Cuando existe una perturbación las señales del sistema de potencia normalmente no son senoidales. Para examinar la aplicabilidad especifica del relé, deben simularse suficientes fallas internas y externas. Para examinar la sensibilidad del relé, deben ser aplicadas múltiples fallas dentro de la zona de protección deben ser aplicadas. Para examinar la selectividad del relé, deben aplicarse fallas fuera de la zona de protección. Un plan de ensayos podría incluir el ensayo de integridad y luego el ensayo de aplicación. La complejidad tanto de la función del relé como su aplicación determinaría el criterio de selección de los ensayos. Por ejemplo, las aplicaciones en donde las corrientes del sistema de potencia pueden no ser senoidales debido a los transformadores de corriente o armónicos del sistema, la experiencia ha demostrado que el comportamiento de los relés instantáneos varían súbitamente del valor esperado; la aplicación de formas de onda de corriente de ensayo, las cuales se aproximan a la magnitud, componentes de frecuencia y desplazamiento de corriente continua de los circuitos secundarios protegidos, es recomendada para determinar si el comportamiento es adecuado para la aplicación. Los ensayos de aplicación pueden ser efectuados periódicamente durante la vida de funcionamiento del relé. Algunas de las etapas son:

- Ensayo de verificación de diseño o prototipo: El usuario puede solicitar ensayos especiales para asegurarse que una aplicación particular se satisface. Esto puede solicitarse en la etapa de preproducción del fabricante.



- Selección del relé para la protección: Antes de la selección de un relé para una aplicación de protección específica, su respuesta a las condiciones esperadas del sistema de potencia debe ser evaluada. Puede utilizarse una combinación ensayos de simulaciones de transitorios y de estado dinámico, dependiendo de la dificultad de la aplicación.

- Ensayos del sistema o puesta en servicio: Normalmente los esquemas de protección comprenden varios relés individuales, por lo tanto, el sistema de protección debería ser probado como un todo para asegurar la interacción adecuada y la coordinación. Los ensayos de aplicación a relés individuales sólo minimizan la posibilidad de errores en los ajustes de cada relé.

- Análisis Operacional: Después de una operación inesperada, los ensayos de aplicación ofrecen mejores razones o causas de las probables causas de la mala operación. La interacción inapropiada entre relés pueden ser la causa de la mala operación del esquema. Un ensayo del esquema verifica: la coordinación entre relés, la operación de equipo de comunicación, los restauradores, los interruptores automáticos y los esquemas de transferencia asociados. También se puede confirmar la operación de registradores de fallas y de eventos.

Los ensayos de simulaciones de estado dinámico y transitorio de extremo a extremo sincronizado por satélite, se efectúan para examinar la operación de los sistemas completos de protección y comunicación. Estos ensayos han identificado satisfactoriamente funcionamientos inadecuados de relés individuales en el esquema y de sus equipos de comunicaciones asociados. También se han descubierto fallas de operación en los interruptores automáticos. Aquí, los ensayos de aplicación son notablemente apropiados para evaluar:

- Los efectos del comportamiento de transformadores de instrumentos no ideales, tales como saturación (transformadores de corriente) y subsidencia (transformadores de tensión).

- Los efectos de condiciones del sistema no usuales, tales como ferroresonancia, resonancia armónica, operación bajo frecuencias fuera de la nominal, baja tensión, pérdida de estabilidad, alta carga, alta relación de impedancia de fuente a impedancia de línea.

- Los efectos de los dispositivos de electrónicos y sus controles, tales como compensadores estáticos de VARs, compensación serie variable, y circuitos locales de HVDC.

- La respuesta a condiciones inusuales tales como fallas evolutivas, fallas externas con liberación lenta, y fallas con alta resistencia de arco y tierra.

Señales de Ensayo: Los ensayos de aplicación tienen el propósito de verificar que el comportamiento del relé sea apropiado para una aplicación específica, o para aplicaciones generales en un sistema de potencia. Según la definición del ensayo de aplicación, este ensayo puede utilizar todos los tipos de señales descritos desde el numeral 2.1 al 2.8 del Anexo I.

Las señales de ensayo de estado estable verifican la capacidad del relé para aceptar los ajustes requeridos. Estos ensayos normalmente son complementados por otras señales para ensayos de aplicación completas.

Las señales de ensayo de estado dinámico establecen la velocidad y respuesta transitoria de los relés. El usuario debería asegurarse de que los ensayos de estado dinámico son aplicables al tipo de relé que esta siendo probado; la alta tasa de cambio



en los valores de las señales de ensayo puede a veces dar resultados inesperados. Si se dan estos resultados inesperados, el comportamiento del relé debe ser verificado por medio de ensayos completamente de estado transitorio, o los resultados deben discutirse con el fabricante.

Las señales de transitorios son requeridas para determinar completamente el comportamiento del relé. Los ensayos de relés necesitan incluir solamente aquellas condiciones del sistema relevantes a la aplicación.

Ejemplo de Ensayo de Aplicación:

Datos del ensayo: Se requiere ajustar el tiempo de operación de un relé de sobrecorriente ante un tipo de señal característico del sistema de potencia. Esta señal ha sido simulada en un programa especializado y todo el registro se ha guardado en un archivo COMTRADE1. Este archivo va a ser introducido en un equipo de ensayo para reproducir el tipo de señal que se desea probar en el relé.

Las señales de ensayos que se reproducirán en el relé son:

Figura 6: Señales de corriente que se reproducirán en el relé

1 COMTRADE = Common format for transient data exchange , Norma IEEE Std. C37.111

I1

I2

I3

IN



El sistema de protección considerado es:

Figura 7: Configuración del sistema de protección

En la figura 7, la carga C es la que falla. Esta es la carga que hay que despejar para que las corrientes se reestablezcan. El relé determina la corriente IN mediante la suma de los valores instantáneos de las corriente I1, I2 e I3. Gráficamente, IN sería la corriente que regresaría al sistema de potencia. La configuración del ensayo se muestra a continuación:

Figura 8: Conexionado del equipo de ensayo y el relé Se requiere que el tiempo de operación del relé sea menor de 800 ms para que, cuando exista esta falla, las ondas de corrientes I1, I2 e I3 lleguen a restablecerse (tal como se muestra en la Figura 6). El relé sólo mide los RMS de las ondas fundamentales de la corriente. Desarrollo del ensayo: Un ensayo de aplicación tiene como propósito del ensayo es verificar si el relé operará correctamente ante la aplicación específica que se ha descrito. Como se observa, las señales reproducidas no son senoidales sino transitorias. Sin embargo, el relé sólo puede medir ondas senoidales y en base a estos valores, opera.

I1

EQUIPO DE ENSAYO HEXAFÁSICO

RELÉ DE SOBRECORRIENTE

N A B C

3 fuentes de corriente Entrada digital

(Parada de tiempo)

I2I3

IN

Sistema

Protegido

Relé

Sistema de Potencia

Carga a despejar

Top. max. = 800 ms

Interruptor IN 1

I1I2I3

C

IN1 IN = IN1 + IN2

IN2



Se procedió a reproducir las ondas de corriente en el relé de corriente, ajustando los valores de disparo por corriente. Se decidió que la corriente de fase a neutro sea la que discrimine el disparo. Gráficamente, vemos que: Durante la falla (antes de t=800 ms ):

- I1 max = 0,84 - I2 max = 0,72 - I3 max = 0,43 - IN max = 0,30

Luego que la falla es despejada (luego de t = 800 ms ):

- I1 max = 0,80 - I2 max = 0,82 - I3 max = 0,87 - IN max = 0,01

Luego de reproducir varias veces las señales en el relé, se obtiene que para un ajuste de curva de tiempo definido para t= 750 ms y de 0,18 A, el relé dispara en un tiempo de 797 ms . Por lo tanto, este sería el ajuste óptimo requerido para que el relé opere. La complejidad del ensayo depende de la aplicación. En este caso, el requerimiento es específico y sólo se requiere que el relé responda correctamente ante tales señales de corrientes, las cuales son específicas. Referencia: Veáse el punto 3.2 Señales de medida de IEEE Special Publication No. 96TP115-0, “Relay Performance Testing”, Power System relaying Committee, Report of Working Group I13. 3.4 SELECCIÓN DEL EQUIPO DE ENSAYO La consideración principal para la selección del equipo de ensayo es que el equipo pueda efectuar en campo el ensayo de integridad y el ensayo de aplicación. Por lo tanto, antes de la selección del equipo de ensayo es importante considerar dos aspectos importantes para asegurar la confiabilidad de sus resultados: la temperatura de operación y el cumplimiento de las especificaciones técnicas durante el desarrollo del ensayo.

- Primero, debe considerarse el rango de temperatura a la cual trabajará el equipo de ensayo de relés. La temperatura de ambiente debe estar dentro del rango de la temperatura de funcionamiento del equipo. La vida útil o de servicio del equipo no deberá disminuir al operar en este rango de temperatura.

- Segundo, las especificaciones técnicas del equipo de ensayo no debe variar si existe desbalance en las ondas senoidales inyectadas (fasores). El equipo de ensayo de relés debe ser capaz de cumplir con sus especificaciones técnicas cuando inyecte corrientes, o tensiones, desbalanceadas en todo su rango de frecuencia de señales senoidales.

Para proceder a seleccionar el equipo de ensayo, debe entenderse que cada sistema de potencia es diferente. En consecuencia, las condiciones de los ensayos serán



impuestas por el sistema de potencia y su esquema de protección. Sin embargo, se debe tomar en cuenta los criterios que se dan a continuación:

1. Niveles de Tensión. 2. Niveles de Corriente. 3. Burden (Voltamper) del Esquema de Protección. 4. Niveles de “Offset” de las fallas. 5. Contenido de Armónicos. Adicionalmente a estos requerimientos técnicos del sistema, también se deben contemplar los siguientes factores:

1. Costo. 2. Portabilidad. 3. Soporte y Servicio. Las Especificaciones Técnicas recomendadas de los equipos de ensayo de relés se presentan en el Anexo 2. Ejemplo de Aplicación de los Criterios: Determinando los Niveles de Tensión: El nivel de señal requerido para el ensayo es de 2 p.u. hasta 3 p.u. (según IEEE Special Publication No. 96TP115-0), porque los sistemas de potencia pueden experimentar estos niveles de tensiones. Por ejemplo para sistemas con niveles de tensión del secundario de los TV´s de 69 Voltios por fase (120 V fase a fase), 2 p.u. es igual a:

2 x 69 V = 138 V RMS Para 3 p.u., tenemos:

3 x 69 V = 207 V RMS Determinando los Niveles de Corriente: Bajo condiciones de falla, los niveles de corriente pueden alcanzar desde 5 p.u. hasta 50 p.u. (IEEE Special Publication No. 96TP115-0), dependiendo de las condiciones del sistema de potencia. Un nivel típico es de 20 p.u. Por ejemplo para sistemas con una falla de 20 p.u. de nivel de corriente en un esquema alimentado nominalmente a 5 A , los valores de corriente requeridos se calculan así:

5 A x 20= 100 A RMS En sistemas con 10 p.u. el nivel de corriente será:

5 A x 10= 50 A RMS Determinando los Burden (VA) del Esquema de Protección: La potencia requerida para reproducir las condiciones del sistema de potencia con falla depende de la potencia en VA del esquema de protección. Por lo tanto, se debe tomar en cuenta los siguientes componentes:

- Relés de protección primaria.



- Relés de protección de respaldo. - Dispositivos de comunicación. - Alambrado. - Registradores digitales de disturbios.

La potencia necesaria en las señales de tensión es mucho menor que aquella de las señales de corriente debido a los altos valores en p.u. que experimentan las señales de corriente (se aclara nuevamente que esto depende del esquema en particular que se este tratando).

Por ejemplo para un esquema con un burden de 4 VA, en un sistema que tenga un nivel de falla de 10 p.u. con 5 A de secundario de los TC´s tenemos:

4 VA x (10)2 = 400 VA RMS

Determinando los Niveles de “Offset” de las fallas:

Otro factor importante a considerar es el nivel de asimetría de las fallas ya que el nivel de tensión, de corriente y potencia requeridos para reproducir esta condición se ven afectados en forma directamente proporcional al porcentaje de asimetría.

Por ejemplo, como calculamos anteriormente, para un nivel de corriente de falla de 10 p.u. y 5 A secundarios, tenemos 50 A RMS. Ahora bien si consideramos que esta falla tiene un nivel de 50% de asimetría (desbalance o desplazamiento), entonces la señal requerida deberá ser de:

5 A x 10 x 1.5 = 75 A RMS y de aquí la potencia necesaria para el mismo esquema de 4 VA es entonces de:

4 VA x (10 x 1.5) 2 = 900 VA RMS Referencia: Veáse el Capítulo 4: Equipo de Prueba de IEEE Special Publication No. 96TP115-0, “Relay Performance Testing”, Power System relaying Committee, Report of Working Group I13. 3.5 EJEMPLO DE ENSAYO DE COMPORTAMIENTO DEL RELÉ

Introducción

Una compañía consideró la aplicación de un nuevo tipo de relé multifunción en algunos generadores hidráulicos. Se desarrolló un programa de ensayos para determinar si el relé sería adecuado para la aplicación. El programa de ensayos fue determinado por los especialistas de protección que conocían su sistema.

El relé tiene la capacidad de operar en dos modos: medición de la frecuencia fundamental y medición del valor rms total. En el modo de frecuencia fundamental, todos los armónicos son filtrados. En el modo rms total (el valor rms de la señal), se mide la fundamental incluyendo los efectos de todos los armónicos. El relé se probó en ambos modos.

A continuación se presenta una revisión del programa de ensayo presentado. Los detalles de los diversos ensayos a diferentes ajustes no están incluidos. Estos datos variarán dependiendo del relé que esté siendo probado, y del propósito de los ensayos.



Ejemplo de un Plan para el Ensayo de Integridad y de Aplicación PROGRAMA DE ENSAYOS DE UN RELÉ DE PROTECCIÓN MULTIFUNCIÓN PARA GENERADOR Generalidades

1. Para funciones de temporización internas, verifique la exactitud a los ajustes mínimos, de referencia y máximos. Verifique el sobre disparo (inercia) para determinar si las señales que persisten para duraciones marginalmente más cortas que el ajuste del temporizador pueden aún causar salidas indeseables.

2. En todos los casos, observe y reporte si existe rebote en los contactos cuando

la señal se acerca al punto de operación.

3. Seis tipos de ensayos han sido identificados; estas son abreviadas como sigue: SS Ensayos de estado estable a 60 Hz. TIME Ensayos de temporización de estado estable. SS Harm Ensayos de estado estable con armónicos SS Freq. Ensayos de estado estable a frecuencia variable. Dinámico Simulaciones de estado dinámico de condiciones de falla EMTP Ensayos de transitorios utilizando datos derivados del EMTP Exactitud del convertidor A/D

1. Utilizando los medios de indicación, verifique la exactitud de todas las funciones de entrada de tensión y corriente (magnitud y ángulo). Utilice medidores externos precisos para verificar las entradas de las señales. Verifique todas las entradas de tensión en tres puntos (1.0 de voltaje, voltaje de referencia y voltaje máximo). Verifique todas las entradas de corriente en tres puntos, (0.1 A, 5 A y corriente máxima disponible, teniendo en cuenta el rango de los circuitos de entrada del relé).

2. Verifique el efecto de las funciones internas de auto calibración. Busque que el

estado sea adecuado, o posibilidad de reescalamiento accidental que cause problemas en la función de protección.

3. Verifique los efectos de variación de frecuencia de la señal de entrada desde

30 Hz hasta 120 Hz (SS Freq) Elementos de medición de tensión y corriente – Comportamiento de Estado Estable

1. Para todos los elementos de medición, verifique la exactitud a los ajustes mínimo, de referencia, y máximo. También verifique la relación de reajuste. Utiliza señales de onda senoidal de 60 Hz (SS).

2. Para todos los elementos de medición, verifique los efectos de la

contaminación de armónicos en la exactitud. Use ondas senoidales de 60 Hz con 20% del tercer armónico a varios ángulos de fase con respecto a la fundamental. Ejecute verificaciones en modos fundamentales y rms total (SS Harm).



3. Para todos los elementos, verifique los efectos de la variación de la frecuencia en la exactitud. Utilice una onda senoidal pura sobre un rango de frecuencias de 30 Hz a 120 Hz. Ejecute verificaciones en modos fundamental y rms total (SS Freq).

4. Para todos los elementos temporizados, verifique la exactitud de los

temporizadores (TIME).

5. Verifique la relación entre elementos los cuales controlan otros elementos internamente. Por ejemplo, la función de sobrecorriente controlada por tensión no esta habilitada para arrancar sino hasta que la tensión es llevado más abajo del nivel de ajuste. ¿La baja tensión en cualquiera de las fases permite arrancar a todas las funciones de sobrecorriente?, ó ¿Solamente arranca el elemento de sobrecorriente de la fase asociada?

Elementos de medición de Corriente – Comportamiento de Estado Dinámico

1. Verifique el comportamiento dinámico de los elementos de sobrecorriente de tiempo inverso. ¿Emulan la acción integrada de los discos de inducción electromecánicos cuando la corriente de falla cambia? (Dinámico)

2. Verifique el tiempo de la operación de los elementos instantáneos de

sobrecorriente. Verifique el efecto de la presencia o ausencia de la carga de prefalla (Dinámico).

Elementos de medición de Tensión y Corriente – Comportamiento Transitorio

1. Verifique los efectos de la componente de corriente continua transitoria en la exactitud de los elementos de sobrecorriente instantáneos. Ejecute verificaciones en modos fundamentales y rms total (EMTP2).

2. Verifique los efectos de la saturación TC en los elementos de tiempo e

instantáneos de sobrecorriente. Ejecute verificaciones en modo fundamental y rms total (EMTP).

3. Verifique la respuesta de los elementos de sobre tensión pico a las formas de

onda distorsionadas presentes durante condiciones de ferroresonancia simulada (EMTP).

Elementos de Frecuencia

1. Verifique la exactitud de las funciones. Utilice señales de forma de onda senoidal a 60 Hz. Verifique la salida de disparo mantenido cuando la frecuencia se eleva a 120 Hz (SS Freq).

2. Verifique el reajuste de frecuencia.

3. Verifique la mínima tensión a la cual la medición de frecuencia puede realizarse

(SS Freq).

4. Verifique si el tiempo de disparo es afectado por la aplicación de cambios de frecuencia en rampa o cambios de frecuencia en pasos (Dinámico).

2 Electro Magnetic Transients Program



5. Aplique distorsión con tercer armónico tal que haya más de un cruce por cero

para el ciclo de la frecuencia fundamental, y verifique si la exactitud de la medición es mantenida (SS Harm)

6. Verifique la respuesta a simulaciones del EMTP de condiciones de

ferroresonancia (EMTP)

7. Verifique la exactitud de los temporizadores (TIME) Elementos de Sobrecorriente de Secuencia Negativa

1. Verifique si la exactitud es afectada por el uso de una corriente monofásica (I2= (1/3) de la corriente aplicada) o corrientes trifásicas balanceadas con rotación de secuencia negativa.

2. Verifique la exactitud de la aceleración de relé (SS)

3. Verifique el tiempo máximo definido para disparo (TIME)

4. Verifique la característica tiempo-corriente (SS)

5. Verifique el tiempo de reajuste por medio de la medición del tiempo de

operación a varios intervalos entre aplicaciones sucesivas de falla (Dinámico)

6. Verifique la característica de integración – similar a el ensayo 1 de los ensayos dinámicas en los elementos de sobrecorriente de tiempo (Dinámico)

7. Verifique la respuesta de frecuencia de aceleración para funciones que utilizan

señales de ensayo monofásicas. Verifique los efectos en tiempo de las corrientes de frecuencia no nominal (SS Freq).

8. Verifique el efecto de aceleración y tiempo por corriente de tercer armónico

presente en una señal de ensayo monofásica (SS Harm).

9. Verifique si la función responde a corrientes trifásicas balanceadas de 120 Hz con rotación de secuencia positiva (SS Freq).

Elementos de potencia direccional

1. Verifique la exactitud de los elementos inversos utilizando los métodos de uno, dos y tres vatimetros con varios factores de potencia. Use señales de ensayo de onda senoidal a 60 Hz a tensión nominal (SS).

2. Verifique el efecto en las tensiones máximas y mínimas para operación del

elemento de potencia inversa a factor de potencia unitario (SS).

3. Verifique la exactitud de los temporizadores (TIME).

4. Con ajustes de alta velocidad, y ajuste de pickup de referencia, verifique el efecto en el tiempo de operación de varias cantidades de potencia de sobre ajuste (Dinámico).



5. Verifique el efecto de la variación de frecuencia en la exactitud del ajuste del pickup (SS Freq)

Retraso de Tiempo para la reconexión

1. Esta función normalmente no será utilizada, pero será probada por completo. Verifique la exactitud del temporizador. Verifique como la función es iniciada y bloqueada (TIME)

Ensayos del Sistema

1. Ensayo de la operación del dispositivo con una variedad de fallas simultáneas y simultáneas cercanas.

2. Simule condiciones de aplicaciones de sobrecorriente y coincidencia de

condiciones de baja tensión. Ajuste las condiciones de ensayo tal que el elemento de sobrecorriente de tiempo inverso opere justo antes de la baja tensión, y viceversa. (Dinámico).

3. Simule aplicaciones de corriente monofásica tal que la función de

sobrecorriente de tiempo inverso opere justo antes que la secuencia negativa, y viceversa (dinámico).

4. Simule aplicaciones de condiciones de sobrefrecuencia y sobretensión tales

que las funciones de sobretensión RMS, sobretensión pico y sobrefrecuencia operen todos casi simultáneos (Dinámico).

5. Simule aplicaciones de condiciones casi simultáneas de sobretensión y

sobrecorriente de neutro tal que las funciones de sobretensión RMS y sobrecorriente de tiempo inverso del neutro operen casi simultáneamente (Dinámico).



4. ENSAYOS A INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS DE POTENCIA

4.1 GENERALIDADES

El mantenimiento de los interruptores automáticos merece una consideración especial debido a su importancia para la conmutación rutinaria y para la protección de otros equipos.

El interruptor automático y su equipamiento pueden ser dañados si dicho interruptor automático no funciona debido a la falta de mantenimiento preventivo. La necesidad de mantenimiento de los interruptores automáticos no es a menudo obvia pues los interruptores automáticos pueden permanecer en el mismo estado abierto o cerrado, por períodos largos de tiempo. Los interruptores automáticos que permanecen en el mismo estado por más de 6 meses deben abrirse y cerrarse varias veces sucesivamente para verificar la operación apropiada y quitar cualquier acumulación del polvo o del material ajeno en las piezas móviles y contactos.

En la Tabla de Resumen de los Ensayos se agrupa en 3 los ensayos básicos a realizarse en el interruptor automático en el transcurso de su vida útil como son los ensayos de operación del interruptor automático, ensayos a sistemas de aislamiento del medio ambiente, y los ensayos al aceite aislador de ser el caso.

4.2 ENSAYOS DE OPERACIÓN DEL INTERRUPTOR AUTOMÁTICO

4.2.1 ENSAYOS DE OPERACIÓN MECÁNICA

Objetivo: Medir el movimiento del contacto, ajustes de parada, operación auxiliar del interruptor automático, operación de válvulas o contactos del resistor.

Procedimiento: Se opera mecánicamente con una gata con el mecanismo de funcionamiento normal a velocidad completa pero el interruptor automático se aísla del sistema y se mantiene desenergizado. Este ensayo demuestra cualquier característica que se debe medir bajo condiciones dinámicas, permitirá la medida del uso de energía del mecanismo de almacenamiento de energía, demuestra la velocidad del contacto en función del tiempo y la posición, que es una indicación critica de la operación adecuada.

Interpretación: Los resultados se deben comparar con los datos de fabricante, pero es más importante la comparación con datos históricos del expediente de ese interruptor automático para conocer en que punto de su vida útil se encuentra. Las variaciones pequeñas en velocidad o recorrido pueden ser indicadores del deterioro de la operación del interruptor automático y podrían permitir estimaciones de la vida restante.

Referencia: Véase el punto 2.2.5 de Facilities instructions, Standards and Techniques Volume 3-16 Maintenance of power circuit breakers y el Anexo B de IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.

4.2.2 VERIFICACIÓN DE LA CONEXIONES

Objetivo: Examinar el estado de las conexiones (empalmes).



Procedimiento: Observar el estado de los empalmes, descolocación o formación de arcos.

Interpretación: Si se observan daños o suciedad se deben retirar las conexiones y limpiar las superficies.

Referencia: Véase el punto 2.2.3 de Facilities instructions, Standards and Techniques Volume 3-16 Maintenance of power circuit breakers.

4.2.3 ENSAYO DE DISPARO ANTE SOBRECARGA

Objetivo: Verificar la operatividad del interruptor automático.

Procedimiento: Inyectar 300% del valor de corriente nominal a cada polo.

Interpretación: Comparar la apertura automática del interruptor automático y el tiempo de no disparo con los datos del fabricante.

Referencia: Véase el punto 2.2.4 de Facilities instructions, Standards and Techniques Volume 3-16 Maintenance of power circuit breakers.

4.3 ENSAYOS AL SISTEMA DE AISLAMIENTO

4.3.1 RESISTENCIA DE AISLAMIENTO

Objetivo: Probar y verificar el estado del sistema de aislamiento del interruptor automático.

Procedimiento: Con el Megohmetro se debe medir en las fases de polaridad opuesta, se debe realizar entre líneas y terminales de cargas con el interruptor automático en posición abierta.

Interpretación: Valores de resistencia menores a 1 MΩ se consideran inseguros y se debe examinar por posible contaminación en la superficie.

Referencia: Véase el punto 2.2.1 Facilities instructions, Standards and Techniques Volume 3-16 Maintenance of power circuit breakers y IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.

4.3.2 FACTOR DE POTENCIA DEL AISLAMIENTO

Objetivo: Verificar el estado del aislamiento del interruptor automático; la medición del factor de potencia tiene ventajas sobre la medición de la resistencia del aislamiento, la medición del factor de potencia no varía debido al volumen del sistema de aislamiento que es probado. Un factor negativo es una indicación de seguir a través del sistema de aislamiento, la medición del factor de potencia detectara vacíos en el sistema de aislamiento que puede causar altas descargas parciales.

Procedimiento: Aplicar tensión de 60 Hz hasta la tensión nominal del sistema de aislamiento. Se debe medir la capacitancia y la resistencia paralela. El factor de potencia es esencialmente una medida de la corriente de salida con la resistencia equivalente del sistema de aislamiento.



Método: La precisión de la medida debe estar dentro del rango de ±0.25%; la instrumentación debe ser blindada, usar una fuente de alimentación de frecuencia más baja puede ayudar a solucionar el problema de interferencia.

Interpretación: Los valores demasiados bajos en comparación a los obtenidos en los ensayos anteriores indican deterioro del sistema de aislamiento, comparar los resultados con el expediente del interruptor automático.

Referencia: Véase el Anexo B punto B.2 de IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.

4.4 ENSAYOS AL ACEITE AISLADOR

4.4.1 RIGIDEZ DIELÉCTRICA

Objetivo: Determinar la tensión de ruptura dieléctrica del aceite.

Método: El método ASTM D-877-87 utiliza un electrodo plano de disco de 1 pulg. de diámetro que son separados 2.4mm y con un índice de subida de 3 kV/s el ±20% se aplica a la muestra. El método ASTM D-1816 utiliza electrodos esféricos con un espaciamiento de 2.4mm, índice de subida de tensión de 1/2 kV/s el ±20% e incorpora el revolvimiento de la muestra liquida. El ensayo ASTM D-1816 es más sensible a la humedad que la ensayo D-877.

Interpretación: Una rigidez dieléctrica baja indica contaminación del líquido con agua, carbón, y/o otra materia foránea que se debe observar, sin embargo, una rigidez alta no es garantía que el aceite no esta contaminado.

Referencia: Véase Anexo B punto B.3 IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.

4.4.2 TENSIÓN INTERFACIAL (ITF)

Objetivo: Indicar la tensión superficial entre el aislamiento eléctrico de aceite y el agua. Proporcionar un medio de detección de contaminantes polares solubles y producto del deterioro del aceite.

Procedimiento: El ensayo puede ser realizado satisfactoriamente en el campo, como también en un ambiente de laboratorio.

Interpretación: ITF es una de las indicaciones más tempranas de la degradación del aceite. Cuando ciertos contaminantes tales como jabones, pinturas y productos de la oxidación están presentes, la fuerza se debilita. Para los aceites en servicio, un valor que disminuye indica la acumulación de contaminantes, productos de la oxidación, o de ambos.

Referencia: Véase Anexo B punto B.3.2 del IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.

4.4.3 FACTOR DE POTENCIA

Objetivo: Indicar las pérdidas del dieléctrico en el aceite cuando es usado en un campo eléctrico alterno e indica la energía disipada como calor.



Procedimiento: Este ensayo se puede realizar en el campo, así como en el laboratorio. Un ensayo visual debe realizarse para asegurar que la muestra no contiene burbujas.

Interpretación: El factor de potencia del aceite debe ser menor que el 0,5%.

Referencia: Véase Anexo B punto B.3.4 del IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.

4.4.4 COLOR

Objetivo: Determinar el cambio en el color del aceite.

Procedimiento: Comparar el aceite con estándares del color del cristal. El color del aceite nuevo esta generalmente aceptado como índice del grado de refinamiento. Los aceites nuevos generalmente son brillantes y claros.

Interpretación: Un cambio de color en el aceite en servicio indica la contaminación y/o deterioración durante el servicio. El aceite claro (número bajos en la escala del color) permite la inspección visual de los componentes internos del equipo. Los ensayos adicionales se deben hacer en cualquier aceite con un número de color mayor a 4 para determinar si existe peligro. Ver Tabla 4.

Tabla 4 – Condición relativa del aceite basado en el color Número comparador

de color Color ASTM Condición del Aceite

0,00 - 0,50 Claro Aceite nuevo

0,50 - 1,00 Amarillo pálido Buen aceite

1,00 - 2,50 Amarillo Aceite viejo en servicio

2,50 - 4,00 Amarillo brillante Condición marginal

4,00 – 5,50 Ámbar Condición mala

5,50 - 7,00 Marrón Condición severa (regenerar aceite)

7,00 - 8,50 Marrón oscuro Condición extrema (desechar aceite) a) a) Se debe realizar un contra ensayo para confirmar lectura antes de desechar el

aceite. Referencia: Véase el punto 6.3.3 del Capítulo 6: Fluidos aislantes IEEE 62 – 1995 “Guide for Diagnostic Field Testing of Electric Power Apparatus Part 1: Oil Filled Power Transformers, Regulators, and Reactors” y el Anexo B punto B.3.5 de Facilities instructions,standards and techniques Volume 3-16 Maintenance of power circuit breakers y IEEE Std C37.10 “Guide for diagnostics and failure investigation of power circuit breakers standard”.



5. ENSAYOS A TRANSFORMADORES DE PROTECCIÓN

5.1 GENERALIDADES

Esta parte tiene como finalidad mostrar las ventajas y limitaciones de los métodos de ensayo utilizados para la evaluación de los transformadores de protección.

Esta parte es de aplicación a los transformadores de protección que operen entre 15 Hz a 100 Hz ; no es de aplicación para transformadores usados en laboratorios.

En la Tabla de Resumen de los Ensayos se agrupa de acuerdo al Tipo de Transformador es decir sea de corriente o tensión, finalmente cada uno de estos tiene 4 clasificaciones generales los ensayos tipo, rutina, especiales y adicionales básicas a realizarse en el transformador en el transcurso de su vida útil.

5.2 ENSAYOS A TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

5.2.1 ENSAYOS TIPO

5.2.1.1 ENSAYOS DE CORRIENTE TERMICA DE CORTO TIEMPO (Ith)

Objetivo: Verificar el comportamiento satisfactorio a corriente pico en estado de cortocircuito.

Procedimiento: El transformador empieza a calentarse entre los 10 °C a 40 °C; se realiza el ensayo con el devanado secundario en cortocircuito y con la corriente I con tiempo t, de modo que t es un valor entero entre 0,5 s a 5s, con la corriente primaria en el valor pico.

Interpretación: Después del enfriamiento se da por aprobado si cumple con lo siguiente: No se observa daño visible; Su error después de la desmagnetización no difiere de este por más de la mitad del límite de error apropiado dependiendo de su clase de precisión. El aislamiento de la superficie no muestra deterioro significante (carbonización).

Referencia: Véase el punto 7.1 del Capítulo 7: Type tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers

5.2.1.2 ENSAYO DE AUMENTO DE TEMPERATURA

Objetivo: Verificar la capacidad de resistir cambios de temperatura y aumentos de temperatura.

Procedimiento: La temperatura del transformador empieza entre los 10 °C a 30 °C; el ensayo se debe realizar en el lugar de uso de transformador; se mide el aumento de temperatura en los devanados mediante termocuplas.

Interpretación: Después del enfriamiento se da por aprobado si no se observa daño visible y el aislamiento de la superficie no muestra deterioro.

Referencia: Véase el punto 7.2 del Capítulo 7: Type tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers



5.2.1.3 ENSAYO DE IMPULSO EN EL DEVANDO PRIMARIO

5.2.1.3.1 ENSAYO DE IMPULSO DE RAYO

Objetivo: Comprobar el comportamiento de las polaridades del transformador.

Procedimiento: Se inyectan impulsos de tensión y/o corriente 15 veces consecutivas en cada polaridad.

Interpretación: Para dar por aprobado no debe ocurrir descargas disruptivas ni descargas en cualquier parte del transformador; no se observa evidencia de daño externo.

Referencia: Véase el punto 7.3.2 del Capítulo 7: Type tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers

5.2.1.3.2 ENSAYO DE IMPULSO EN CONMUTACIÓN

Objetivo: Comprobar el comportamiento de la polaridad positiva del transformador.

Procedimiento: Se inyectan impulsos de tensión y/o corriente 15 veces.


Referencia: Véase el punto 7.3.3 del Capítulo 7: Type tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers

5.2.2 ENSAYOS DE RUTINA

5.2.2.1 MEDICIÓN DE DESCARGAS PARCIALES

Objetivo: Detectar actividad de descargas parciales y así poder evitar fallas futuras.

Procedimiento: El instrumento usado medirá la carga aparente en picoCoulomb (ρC); el ensayo de las descargas parciales se especifica en la Tabla 5, que corresponden a mediciones con un tiempo menor de 30 s.

Interpretación: La medida de las descargas parciales no debe exceder los valores de la Tabla 5.

Referencia: Véase el punto 8.2.2 del Capítulo 8: Routine tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers

Tabla 5 - Ensayo de tensión de las descargas parciales y sus niveles permisibles

Nivel permisible (ρC)

Tipo de aislamiento Tipo de puesta a tierra del

sistema

Tensión de ensayo

(kV) Inmerso en liquido Sólido

Sistemas con neutro a tierra Vn

1,2Vn/√3 10 5

50 20

Aislamiento o sistema de tierra con neutro que no es efectiva

1,2Vn 1,2Vn/√3

10 5

50 20



5.2.2.1 ENSAYO DE SOBRETENSIÓN

Objetivo: Verificar la capacidad de soportar sobretensiones.

Procedimiento: Para este ensayo se tienen dos procedimientos:

Procedimiento A: Con el secundario en circuito abierto (o conectado a una alta impedancia) una corriente sinusoidal a frecuencia entre 40 Hz a 60 Hz y valor rms igual a la corriente nominal primaria se aplica durante 60 s al devanado primario.

Procedimiento B: Con el devanado primario en circuito abierto, se aplica durante 60 s a terminales del devanado secundario, procurando que el valor rms de la corriente secundaria no exceda a la corriente nominal en el secundario.

Interpretación: Después de este ensayo el transformador debe operar de forma normal de acuerdo a sus especificaciones.

Referencia: Véase el punto 8.4 del Capítulo 8: Routine tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers

5.2.3 ENSAYOS ESPECIALES

5.2.3.1 ENSAYO DE IMPULSO DE INTERRUPCIÓN EN EL DEVANDO PRIMARIO

Objetivo: Verificar la capacidad de interrupción.

Procedimiento: El ensayo sólo se realiza en la polaridad negativa; la tensión estándar para el ensayo de impulso se aplica en intervalos de 2 µs y 5 µs. El circuito a interrumpir será conectado de modo que la amplitud de onda de la polaridad opuesta sea limitada al 30% del valor pico real.

La siguiente secuencia debe aplicarse:

a) Para devanados con Vn< 300 kV - 1 impulso máximo - 2 impulsos interrumpidos - 14 impulsos máximo

b) Para devanados con Vn< 300 kV - 1 impulso máximo - 2 impulsos interrumpidos - 2 impulsos máximo

Interpretación: Mediante un equipo equipado con función osciloscopica se deben grabar la forma de onda de la corriente y tensión antes y después del ensayo, las formas de onda deben ser iguales de lo contrario indicar falla interna.

Referencia: Véase el punto 9.1 del Capítulo 9: Special tests IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers

5.2.3.2 FACTOR DE POTENCIA/FACTOR DE DISPERSIÓN

Objetivo: Calcular las perdidas dieléctricas.

Procedimiento: La tensión se aplica entre los terminales en cortocircuito del devanado primario y tierra; con el devanado secundario en cortocircuito y el



aislamiento conectado para realizar una medición en puente. Si la corriente del transformador tiene un terminal especial para esta medición, el terminal de menor tensión será cortocircuitado y conectados todo lo demás a tierra para ser medido mediante un puente.

Interpretación: Se debe comparar los valores obtenidos con la data histórica del equipo para poder dar un diagnostico.


5.2.3.3 ENSAYOS MECANICOS

Objetivo: Verificar el estado de las componentes mecánicas del transformador.

Procedimiento: Se debe aplicar fuerzas tal como se indica a continuación, durante 60 segundos.

Horizontal para cada terminal

Vertical para cada terminal

Interpretación: El transformador debe soportar perfectamente el ensayo y continuar su operación en forma normal.




5.2.4 ENSAYOS ADICIONALES

5.2.4.1 ENSAYO DE DESPLAZAMIENTO DE FASE

Objetivo: Determinar la corriente de error y desplazamiento de fase.

Procedimiento: A frecuencia nominal y con el burden a un factor de potencia de 0,8 inductivo.

Interpretación: La corriente de error y el desplazamiento de fase no deben exceder los valores de la Tabla 6.

Tabla 6 - Limites de error permitido para protección

Clase de precisión

Corriente de error con corriente primaria

nominal %

Desplazamiento de fase con corriente primaria nominal

Error compuesto para exactitud nominal limitada por corriente primaria nominal %

5P ± 1 ± 60 ± 18 5

10P ± 3 --- --- 10 Referencia: Véase el punto 12.4 del Capítulo 12: Additional requirements for protective current transformers de IEC 44-1 Instrument transformers – Current transformers 5.3 ENSAYOS A TRANSFORMADORES DE TENSIÓN

5.3.1 ENSAYOS TIPO

5.3.1.1 ENSAYO DE AUMENTO DE TEMPERATURA

Objetivo: Verificar la capacidad de resistir cambios de temperatura y aumentos de temperatura.

Procedimiento: El transformador empieza con temperaturas entre los 10 °C a 30 °C. El ensayo se debe realizar en el lugar de uso de transformador. Se mide el aumento de temperatura en los devanados mediante termocuplas.


Referencia: Véase el punto 8.1 del Capítulo 8: Type Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers

5.3.1.2 ENSAYO DE CAPACIDAD DE RESISTENCIA AL CORTOCIRCUITO

Objetivo: Verificar la capacidad de resistencia al cortocircuito.

Procedimiento: El transformador empieza con temperaturas entre los 10 °C a 30 °C. El transformador de tensión se energiza desde el lado primario y el cortocircuito es aplicado entre los terminales secundarios. Este se debe sostener durante 1 segundo.




Referencia: Véase el punto 8.3 del Capítulo 8: Type Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers

5.3.1.3 ENSAYO DE IMPULSO EN EL DEVANDO PRIMARIO

5.3.1.3.1 ENSAYO DE IMPULSO DE RAYO

Objetivo: Comprobar el comportamiento de las polaridades del transformador.

Procedimiento: Se inyectan impulsos de tensión y/o corriente 15 veces consecutivas en cada polaridad.


Referencia: Véase el punto 8.3.2 del Capítulo 8: Type Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers

5.3.1.3.2 ENSAYO DE IMPULSO EN CONMUTACIÓN

Objetivo: Comprobar el comportamiento de la polaridad positiva transformador.

Procedimiento: Se inyectan impulsos de tensión y/o corriente 15 veces.


Referencia: Véase el punto 8.3.3 del Capítulo 8: Type Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers

5.3.2 ENSAYOS DE RUTINA

5.3.2.1 MEDICIÓN DE DESCARGAS PARCIALES

Objetivo: Detectar actividad de descargas parciales y así poder evitar fallas futuras.

Procedimiento: El instrumento usado medirá la carga aparente en picoCoulomb (ρC); el ensayo de las descargas parciales se especifica en la Tabla 7, que corresponden a mediciones con un tiempo menor de 30 s.

Interpretación: La medida de las descargas parciales no debe exceder los valores de la Tabla 7.

Tabla 7 - Ensayo de tensión de las descargas parciales y sus niveles permisibles Nivel permisible (ρC)

Tipo de aislamiento

Tipo de puesta a tierra del sistema

Tensión de ensayo

(kV) Inmerso en liquido Sólido

Sistemas con neutro a tierra Vn 1,2Vn/√3

10 5

50 20

Aislamiento o sistema de tierra con neutro que no es efectiva

1,2Vn 1,2Vn/√3

10 5

50 20



Referencia: Véase el punto 9.2.4 del Capítulo 9: Routine Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers 5.3.3 ENSAYOS ESPECIALES 5.3.3.1 ENSAYO DE IMPULSO DE INTERRUPCIÓN EN EL DEVANDO PRIMARIO Objetivo: Verificar la capacidad de interrupción. Procedimiento: El ensayo sólo se realiza en la polaridad negativa; la tensión estándar para el ensayo de impulso se aplica en intervalos de 2 µs y 5 µs. El circuito a interrumpir será conectado de modo que la amplitud de onda de la polaridad opuesta sea limitada al 30% del valor pico real. La siguiente secuencia debe aplicarse:

a) Para devanados con Vn< 300 kV - 1 impulso máximo - 2 impulsos interrumpidos - 14 impulsos máximo

b) Para devanados con Vn< 300 kV - 1 impulso máximo - 2 impulsos interrumpidos - 2 impulsos máximo

Interpretación: Se debe observar las formas de onda antes y después del ensayo, puede indicar fallas internas. Referencia: Véase el punto 10.1 del Capítulo 10: Special Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers 5.3.3.2 FACTOR DE POTENCIA/FACTOR DE DISPERSIÓN Objetivo: Calcular las perdidas dieléctricas. Procedimiento: La tensión se aplica entre los terminales en cortocircuito del devanado primario y tierra; con el devanado secundario en cortocircuito y el aislamiento conectado para realizar una medición en puente. Si la corriente del transformador tiene un terminal especial para esta medición, el terminal de menor tensión será cortocircuitado y conectados todo lo demás a tierra para ser medido mediante un puente. Interpretación: Se debe comparar los valores obtenidos con la data histórica del equipo para poder dar un diagnostico. Referencia: Véase el punto 10.2 del Capítulo 10: Special Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers 5.3.3.3 ENSAYOS MECANICOS Objetivo: Verificar el estado de las componentes mecánicas del transformador. Procedimiento: Se debe aplicar fuerzas tal como se indica a continuación, durante 60 segundos.



Tipo de

transformador de tensión

Modalidad de aplicación

Horizontal

Con tensión en los terminales

Vertical

Horizontal para cada terminal

Con corriente a través de los terminales

Vertical para cada terminal



Interpretación: El transformador debe de soportar perfectamente el ensayo y continuar su operación en forma normal.

Referencia: Véase el punto 10.3 del Capítulo 10: Special Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers

5.3.4 ENSAYOS ADICIONALES

5.3.4.1 ENSAYO DE AUMENTO DE TEMPERATURA Y TENSIÓN RESIDUAL

Objetivo: Verificar la capacidad de resistencia a la inyección de altas tensiones.

Procedimiento: Inyectar 1,2 veces la tensión nominal durante el pre ensayo, en el ensayo inyectar 1,9 veces la tensión nominal por el lado primario durante 8 h.

Interpretación: No se deben observar daños y el transformador funcionara de modo normal.

Referencia: Véase el punto 13.6.1 del Capítulo 10: Special Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers

5.3.4.2 ENSAYO DE EXACTITUD

Objetivo: Verificar la exactitud del transformador de tensión.

Procedimiento: Se debe realizar el ensayo con 2 %, 5 % y 100 % de tensión nominal y multiplicada por la constante de transformación nominal a 25 y 100 %, con burden nominal y factor de potencia de 0,8.

Interpretación: La exactitud en la medición no debe variar después del ensayo.

Referencia: Véase el punto 13.6.1 del Capítulo 10: Special Test IEC 44-1 Instrument transformers –Inductive voltage transformers



ANEXO I

SEÑALES DE ENSAYO PARA LOS RELÉS

1. Generalidades

Las señales de ensayo pueden exceder el rango continuo de los relés. Los equipos de ensayo pueden dañar a los relés si se aplican sin cuidado; el daño puede causar la falla inmediata o se puede degradar la correcta operación del relé.

Las personas responsables de establecer los ensayos deben estar consiente de las especificaciones del I²t del relé, y las limitaciones de tensión. Asimismo deben asegurarse que aquellos responsables de efectuar las ensayos están consientes de las precauciones necesarias para evitar daños.

Los ensayos deben ser efectuados con el relé montado en la manera prescrita por el fabricante. Para relés electromagnéticos, se debe observar que la orientación de la caja este en una posición física normal. Para relés con circuitos electrónicos, la caja debe estar puesta a tierra.

Los relés son instrumentos de medición. Al igual que todos los instrumentos de medición, la exactitud, resolución, y estabilidad de la calibración y señales de ensayo no deben exceder las especificaciones de medición del relé. La inestabilidad o errores en las señales de ensayo pueden causar inexactitud en los ajustes. En consecuencia puede resultar indeterminada la respuesta a los disturbios del sistema de potencia.

2. Señales de Corriente Alterna

Esta parte cubre los requerimientos de las señales de ensayo de tensión y corriente usadas para los ensayos de integridad y aplicación. El control de los valores de los paramétros de frecuencia, amplitud y relaciones de ángulo de fase, es presentado en términos de las mediciones del relé. Los parámetros de tensión y corriente para la mayoría de los ensayos de relés se aproximan a las condiciones de falla del sistema de potencia. Las amplitudes de tensión y corriente, y las relaciones de ángulo de fase a la frecuencia del sistema de potencia deben estar controladas independientemente para simular las relaciones de los fasores de falla.

Para los ensayos de estado estable, los parámetros se cambian lentamente para determinar los ajustes de calibración del relé. Las fallas monofásicas requieren un cambio en uno de los parámetros mientras los demás fasores que describen la falla permanecen constantes. El diagrama fasorial en la Figura 1 muestra la constante, (preajuste) relación de los fasores de tensión la cual describe la Condición de Falla A−N.



Figura 1: Ensayo de Estado Estable A – N con Corriente en Acción

En el Diagrama Fasorial de la Figura 1, VA esta ajustado a la tensión de la falla; VB y VC se representan balanceados. El fasor que se representa con línea punteada (I1) representa una corriente incremental utilizada para determinar el alcance AN.

Figura 2: Ensayo de Estado Estable A–N con tensión en acción

En el Diagrama Fasorial de la Figura 2, I1 esta ajustado al valor de la corriente de falla. VB y VC se representan balanceados. El fasor representado por una línea a punteada (VA) representa un tensión decreciente utilizado para determinar el alcance A-N. Las fallas fase a fase requieren cambios en dos fasores fase a neutro. Estos geométricamente se suman para formar la tensión de fase a fase fallada. En la Figura 3, VA y VB pueden estar ajustados para representar cualquier relación de impedancia de fuente a la falla y magnitud de tensión de falla de fase a fase. VC esta ajustado al valor sin falla. Una sola corriente de ensayo de falla (IAB) se inyecta a través de las entradas de la Fase A y de la Fase B de los relés conectados en serie. Dependiendo del protocolo de ensayo, la corriente de falla IAB se decrementa o incrementa. VA y VB se mantienen a sus valores de falla.

VA = V Falla

I1 = ACCIÓN

VB VC

VA = ACCION

I1 = IFalla

VB VC



Figura 3: Ensayo de fase a fase con corriente en acción

Estos ejemplos simples demuestran los requerimientos de control de la amplitud para los ensayos básicos de estado estable. Los ensayos para disturbios del sistema que involucran fases adicionales requieren control similar de las cantidades fasoriales involucradas. Los ensayos de estado dinámico son utilizados para determinar el tiempo de respuesta de un relé a una condición de falla predeterminada. Por ejemplo, realice el ensayo de estado estable previamente descrito para determinar el tiempo de operación y después efectúe el ensayo de estado dinámico para determinar el tiempo de operación para la condición de la falla.

Figura 4 - Diagrama Fasorial de Ensayo de Estado Dinámico

VA IAB = ACCION

VB VC

VB

VAB = IFalla

VA º0V70 ∠

VB 120V70 −∠

VC 240V70 −∠

I1

º10A1 −∠

VA=VFalla º0V30 ∠

VB 120V70 −∠

VC 240V70 −∠

I1

º75A5 −∠

Estado balanceado de prefalla

Estado de prefalla



Figura 4b: Formas de Ondas de Ensayo de Estado Dinámico

El ensayo de estado dinámico requiere un cambio sincrónico entre los estados fasoriales. En este ejemplo las cantidades fasoriales balanceadas de prefalla son: - ESTADO 1: las condiciones de alcance de estado estable determinadas

previamente. - ESTADO 2: Ambos estados fasoriales se muestran en la Figura 4a. El tiempo de

operación es medido comenzando la transición del ESTADO 1 al ESTADO 2 como se muestra en la Figura 4b.

La respuesta a fallas evolutivas puede ser determinada por medio de un cambio sincronizado entre las sucesivas condiciones de falla, cada una representada por un juego de estados fasoriales. La respuesta a las fallas de estado dinámico a diversas distancias del relé también puede ser determinada. Se puede obtener un perfil del tiempo de operación versus la localización de la falla por medio de la tabulación de los resultados de una secuencia de ensayos en las cuales los fasores sean cambiados desde las condiciones balanceadas a las condiciones que representan la localización de las fallas deseadas. Las transiciones de los estados dinámicos pueden incluir magnitud y ángulo de fase para uno o todos los valores fasoriales, como se requiera para representar la condición del sistema fallado.

Pretalla: Estado 1 Falla: Estado 2

I1

VA

VB

VC

Tiempo



Los ensayos de aplicación de simulación de transitorios requieren información que describa las formas de onda del sistema ya sea desde modelos matemáticos de transitorios o desde registros de los registradores digitales de falla. Los relés con microprocesador ahora ofrecen datos de las formas de onda, pero a tasas de muestreo más bajas que las de las otras fuentes mencionadas anteriormente como los modelos matemáticos o registros de fallas. Las formas de onda de transitorios están descritas por decenas o por cientos de coeficientes digitales por ciclo. Cada coeficiente de forma de onda representa el valor instantáneo de la forma de onda, en un punto en el tiempo. Para representación de sistema multifásico, el sincronismo entre todas las fuentes de la información digital debe ser preciso para asegurar la correcta relación de fases. Cualquier medio de amplificación debe similarmente proveer un desfasamiento constante o predecible versus la impedancia de la carga y la frecuencia para reproducir adecuadamente el disturbio del sistema. La discusión sobre las frecuencias de muestreo y el formato de los datos puede encontrarse en el Estándar COMTRADE recomendado para cualquiera que utilice ensayos de aplicación de simulación de transitorios.

Figura 5: Ejemplo de Forma de Onda para Ensayos de Simulación de

Transitorios

2.1 Onda Senoidal de Estado Estable de Frecuencia Fundamental

Esta señal es utilizada para ensayos de estado estable. Para asegurar resultados de ensayo repetibles, el equipo de ensayo debe limitar su distorsión total armónica de corrientes y tensiones a 1,5%. El máximo de un armónico individual debe ser más bajo que 1%. La magnitud del fasor de ensayo debe estar bien regulado (<0,5%). Las variaciones de ángulo deben también ser reguladas a menos de 0,5°. Las variaciones pueden afectar la exactitud del ensayo.

2.2 Onda Senoidal con Control de la Tasa de Cambio en Magnitud



La tasa de cambio debe ser ajustable desde casi instantáneos hasta casi estado estable (alcanzando el nuevo valor en menos del 5% del tiempo de operación del relé), con una tasa de cambio de menos de 1% del máximo valor por segundo. Esta señal es utilizada para ensayos de operación/liberación.

2.3 Onda Senoidal con Cambio Instantáneo en Amplitud

Esta señal es utilizada para ensayos de simulaciones de estado dinámico. El cambio sincronizado entre los diversos estados provee la simulación de estado dinámico para condiciones de fallas evolutivas.

2.4 Onda Senoidal con Control de Angulo de Fase

Puede registrarse las tasas de cambio instantáneas y controlables en la relación de los ángulos de fase. La estabilidad de las relaciones de los ángulos de fase con los cambios en la potencia de la línea y carga del relé, deben ser preferentemente de 0,5° como máximo. La resolución en el control del ángulo debe ser menor de 1°; 0,1° es apropiado para relés de diseño computarizado. 2.5 Onda Senoidal con Frecuencia y Tasa de Cambio en Frecuencia

Controlable

La exactitud y estabilidad de la frecuencia debe ser una fracción algo menor que la resolución del relé. Esta varía desde 0,02 Hz para relés de sincronización de turbinas axiales a 0,1 Hertz para relés de frecuencia de propósito general. La tasa de cambio debe ser controlable similarmente a lo descrito anteriormente para el control de amplitud. La tasa de cambio en frecuencia versus los rangos de tiempo desde 0,01 Hz/segundo hasta decimos de Hz/segundo dependiendo del diseño del sistema de potencia. 2.6 Onda Senoidal con Contenido de Armónicos

Puede requerirse el control de la frecuencia del armónico, su magnitud y su relación de tiempo. Estas señales son utilizadas para probar relés diferenciales con restricción de armónicos. Los armónicos comúnmente requeridos son 2, 3, 5, 7, 9, 11, 13 y 15 avo.



ANEXO II

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS RECOMENDADAS DEL EQUIPO DE ENSAYO PARA ENSAYO DE INTEGRIDAD Y

APLICACIÓN EN CAMPO

ITEM ESPECIFICACIÓN UNIDAD REQUERIDO

1. FABRICANTE

2. PAIS

3. MODELO

4. NORMAS

IEC 801-2 I.E.C. ANSI/IEEE

C37.90

5. HARDWARE



ITEM ESPECIFICACIÓN UNIDAD REQUERIDO 1. FUENTES DE TENSIÓN

Número de Salidas 4 fuentes de control independiente con neutro

común.

Und.

SÍ

Potencia de Salida 4 x 75 VA a 150 V CA/CC 3 x 150 VA a 300 V CA/CC

VA VA

SÍ SÍ

Rango 4 x 0… 150 V CA/CC 3 x 0.... 300 V CA/CC

V V

SÍ SÍ

Resolución 10 mV para todo el rango de tensión en CA.

mV

SÍ

Distorsión

< 0.02% típico.

%

SÍ

Precisión < 0.02 % típico.

%

SÍ

Características para Validar los Resultados SÍ Los valores especificados de tensión, potencia de

salida, distorsión y precisión, de cada fuente de tensión, deben ser válidos en el rango de frecuencia inyectadas desde 1 Hz hasta 1 kHz.

SÍ

Los valores especificados de tensión, potencia de salida, distorsión y precisión, de cada fuente de tensión, deben ser válidos si se inyecta señales de tensiones desbalanceadas, es decir, tensiones con ángulos fasoriales diferentes de 0, 120º y 240º respectivamente.

SÍ

Cada fuente de tensión debe tener la capacidad de inyectar la máxima potencia a la máxima tensión.

SÍ

5.2. FUENTES DE CORRIENTE

Número de Salidas 6 fuentes de control independiente con un neutro

común.

A

SÍ

Potencia de Salida 3 x 150 VA a 30 A CA/CC 6 x 75 VA a 15 A CA/CC

VA VA

SÍ SÍ

Potencia de Salida 3 x 150 VA a 30 A CA/CC 6 x 75 VA a 15 A CA/CC

VA VA

SÍ SÍ



ITEM ESPECIFICACIÓN UNIDAD REQUERIDO Rango

6 x 0... 15 A CA/CC 3 x 0... 30 A CA./CC

A A

SÍ SÍ

Resolución 10 mA para todo el rango de corriente CA.

mA

SÍ

Distorsión ≤ 0.02 % típico

%

SÍ

Precisión ≤ 0.02 % típico

%

SÍ

Características para Validar los Resultados SÍ Los valores especificados de tensión, potencia de salida,

distorsión y precisión, de cada fuente de corriente, deben ser válidos en el rango de frecuencia inyectadas desde 1 Hz hasta 1 kHz.

SÍ

Los valores especificados de tensión, potencia de salida, distorsión y precisión, de cada fuente de corriente, deben ser válidos si se inyecta señales de corrientes desbalanceadas, es decir, tensiones con ángulos fasoriales diferentes de 0, 120º y 240º respectivamente.

SÍ

El probador de relés debe tener la característica técnica de inyectar la máxima potencia a la máxima corriente.

SÍ

5.3. FUENTE DE TENSION AUXILIAR EN DC Rango: 10 – 300 Vdc Potencia: 60 W, 1.5 A max. Resolución: 0.5 V (o menor)

Vdc W V

SÍ SÍ SÍ SÍ

5.4. ÁNGULO DE FASE

Rango: 0... ± 359.9º Precisión: ±0.25º en 60 Hz

º º

SÍ SÍ

5.5. FRECUENCIA Ancho de Banda: desde dc hasta 3000 Hz: Rango: dc; CA desde 0.1 Hz hasta 1 kHz. Resolución: 1 mHz. Precisión: 0.5 PPM típico

Hz Hz

mHz PPM

SÍ SÍ SÍ SÍ

5.6. ENTRADAS LÓGICAS Número de entradas Configurable para sensar el contacto (sin tensión) o la tensión Rango de sensado de tensión Soporte de estrés del aislamiento (valor pico)

8

Ambos 250 V

± 500 V

5.7 Funcionamiento adicional de las Entradas Lógicas Debe comportarse como un registrador de tensiones y corriente. Debe registrar 4 tensiones y 4 corrientes Frecuencia de muestreo: 10 kHz.

SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ



ITEM ESPECIFICACIÓN UNIDAD REQUERIDO 5.8. SALIDAS LÓGICAS

Número de entradas Configurable normalmente cerrado o normalmente abierto Tensión de entrada Soporte de estrés del aislamiento (valor pico)

8

Ambos 250 V

± 500 V

SÍ SÍ SÍ SÍ SÍ

5.9. INTERFACE DE CONEXIÓN 01 Puerto con conector RJ45. 01 Puerto con conector RS232.

Instalado Instalado

SÍ SÍ SÍ

5.10. ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Tensión: 110 o 220 Vca monofásico, Frecuencia: 60 Hz

Vac Hz

SÍ SI SI

5.11. ENTRADAS DE MEDIDA DC 01 Entrada de Medición: Rango : 0 … ± 10Vcd ó 0 … ± 20mA Precisión : < 0.003% típica

%

SÍ SÍ SÍ SÍ

5.12. PESO: < 20 Kg

Kg SÍ

6. ACCESORIOS Maletas de transporte con ruedas Cable de alimentación principal Todos los accesorios, cables y conectores necesarios para

realizar los ensayos a los relés de protección. Manuales del equipo y del software.

SÍ SÍ SÍ

SÍ

7. OPCIONALES PARA EL TRABAJO MÁS CONFIABLE El Probador de relés debe incorporar un display que muestre los

valores de tensión y corriente que se están inyectando, independientemente de lo que se muestre en el software. El probador de relés debe incluir protección contra cortocircuito

para las fuentes de tensión. El probador de relés debe incluir protección contra circuito

abierto para las fuentes de corriente.

SÍ SÍ SÍ

SÍ

SÍ



ESPECIFICACIONES TÉCNICAS RECOMENDADAS DEL SOFTWARE DEL PROBADOR DE RELÉS

ITEM ESPECIFICACIÓN UNIDAD REQUERIDO

1. Módulos del software para probar todos los tipos de relés de protección eléctrica.

SÍ

2. Software instalado en PC que trabaja en conjunto con el equipo para controlar cada fuente de tensión y cada fuente de corriente independientemente.

SÍ

3. El software debe trabajar bajo Windows (XP/ 2000, etc), totalmente gráfico que permita simular ensayos fuera de línea (off line).

SÍ

4. El software de incluir una base de datos para la administración de los resultados de los ensayos.

SÍ

5. Debe tener módulos software para ensayos dinámicos y transitorios.

SI

6. Debe tener módulos para ingresar archivos en formato Comtrade para que sean reproducidas por el Probador de Relés.

SÍ

7. El software deberá permitir configurar los valores de tensión o corriente, y además frecuencia de cada una de las fuentes del probador de relés.

SÍ

8. EL software debe permitir la automatización de los diversos ensyos que se requieran.

SÍ

9. EL software debe permitir la automatización de los ensayos para una secuencia global de todas las funciones de protección.

SI

10. EL software debe permitir la creación de señales con conteniendo armónicos de mínimo hasta el 15avo armónico en tensiones y corrientes.

SI



ANEXO III ENSAYOS DE SISTEMA DE AISLAMIENTO DEL RELE

1. ENSAYOS DE TENSIÓN Objetivo: Verificar el estado del aislamiento del relé.

Procedimiento: Aplicar tensión a los sistemas de aislamiento de acuerdo a la siguiente Tabla 8:

Tabla 8 - Valores de tensión para el ensayo Ensayo de tensión Ensayo de tensión Tensión nominal

(Voltios) Serie B Serie C 50 o menos 500 500

250 o menos 1500 2000 500 2000 2500 660 2500 3000

1000 3000 3000 La fuente tendrá una frecuencia entre 45 Hz y 65 Hz, una exactitud de 5%, caída de tensión menor a 10%. Este ensayo dieléctrico puede ser realizado usando una fuente DC, la tensión aplicada será 1,4 veces el valor usado en CA.

Se deben probar: Entre cada circuito independiente y el circuito a tierra; entre grupos de circuitos independientes.

Método: La tensión del equipo de ensayo se fija en un valor no mayor al 50% de tensión nominal; la tensión de ensayo será elevada al valor nominal, de manera que no ocurran transitorios, y después sostenida por 1 minuto. Entonces se reduce suavemente a cero lo más rápido posible.

Interpretación: Durante los ensayos dieléctricos, ninguna interrupción o descarga disruptiva ocurrirá y no se dañará ningunos componentes.

Referencia: Veáse IEEE C37.90 – 2005 (Revisión de la IEEE C37.90 -1998) Estándar for Relays and Relay Systems Associated whit Electric Power Apparatus. 2. ENSAYO DE TENSIÓN DE IMPULSO Objetivo: Probar la capacidad del relé de soportar, sin daño, tensiones transitorias de valores muy altos y de duración muy corta. Este ensayo se aplicará solamente a unidades declaradas como serie C.

Procedimiento: Inyectar una tensión de impulso positiva y negativo respectivamente; tiempo de subida de 1,2 µs; magnitud de 5 kV; impedancia de fuente de 500 Ω.

Método: La tensión de ensayo se aplica en los terminales del relé, se aplicarán tres impulsos positivos y tres negativos, el intervalo de cada uno será 1 s o más.

Interpretación: Durante el ensayo, no debe ocurrir ninguna interrupción o descarga disruptiva y no se dañaran componentes. Después del ensayo, el relé deberá funcionar como indican sus especificaciones técnicas.

Referencia: Veáse IEEE C37.90 – 2005 (Revisión de la IEEE C37.90 -1998) Estándar for Relays and Relay Systems Associated whit Electric Power Apparatus.

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