REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DE ORIENTE

VICERRECTORADO ACADMICO NCLEO DE ANZOTEGUI

POSTGRADO ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRICA

DIPLOMADO SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

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Realizado por:

Ing. CCaarrllooss MMaarrtt nneezz. C.I.: 14.786.920

Profesor(a): Hernn Parra

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1.- Parmetros de Ajuste de Proteccin diferencial de Lnea Rele GE L90. El ajuste de la proteccin diferencial est definida bsicamente por cinco parmetros: 1.- Arranque Diferencial por Corriente (Current Diff Pickup) 2.- Corriente Diferencial de Restriccin 1 (Current Diff Restrain 1) 3.- Corriente Diferencial de Restriccin 2 (Current Diff Restrain 2) 4.- Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial (Current Diff Break PT) 5.- Ajuste por Diferencia en la Relacin de Transformacin (Current Diff CT Tap) Tpicamente, para dispositivos de proteccin diferencial los ajustes son seleccionados para obtener un equilibrio de operacin entre las fallas internas y las restricciones para fallas externas. 1. Arranque Diferencial por Corriente (Current Diff Pickup): Este ajuste de establece la sensibilidad del rel ante fallas de alta impedancia, por lo que es recomendable seleccionar un valor bajo, aunque esto puede causar una operacin errnea ante fallas externas debido a la saturacin de los transformadores de corriente (TC). El valor de este ajuste est determinado por la decisin de considerar la compensacin de la corriente de fuga debida al efecto capacitivo en las lneas elctricas. S la compensacin debida al efecto capacitivo en las lneas elctricas es habilitada la corriente mnima de operacin deber ser ajustada a una valor mnimo de 150% de la corriente carga en rgimen permanente, con un lmite inferior igual al 10% valor nominal del transformador de corriente asociado. S la compensacin debida al efecto capacitivo en las lneas elctricas es deshabilitada la corriente mnima de operacin deber ser ajustada a una valor mnimo de 250% de la corriente carga en rgimen permanente, con un lmite inferior igual al 10% valor nominal del transformador de corriente asociado. En caso de que uno de los transformadores instalados a en los extremos de la lnea pueda saturarse y el otro no, este ajuste debe incrementarse aproximadamente de un 20% a un 50% del valor nominal del TC (dependiendo de cuan saturado quede el transformador de corriente respecto al que no lo est) para prevenir la operacin de la proteccin en caso de una falla externa cercana a los TC. 2. Corriente Diferencial de Restriccin 1 (Current Diff Restrain 1): Este valor de ajuste controla la caracterstica de operacin del rel cuando la corriente es inferior al punto de quiebre, donde el error de los TC no se considera significativo. Este ajuste es empleado para proveer sensibilidad ante fallas internas de alta impedancia o cuando la topologa de la red limita las

corrientes de falla a valores inferiores. Un ajuste de 10% a 20% es adecuado generalmente, pero debe ser incrementado a 30% s el TC opera de manera muy diferente durante fallas. 3. Corriente Diferencial de Restriccin 2 (Current Diff Restrain 2): Este valor de ajuste controla la caracterstica de operacin del rel cuando la corriente es superior al punto de quiebre, donde el error de los TC se considera significativo. Este ajuste es empleado para proveer seguridad ante fallas externas de alta corriente. Un ajuste de 30% a 40% es adecuado generalmente, pero debe ser incrementado a 50% s el TC opera de manera muy diferente durante fallas. 4. Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial (Current Diff Break PT): Este ajuste controla el umbral donde el rel cambia de usar la restriccin de la caracterstica de la Primera Pendiente a la Segunda Pendiente y es importante considerar las siguientes dos enfoques:

1. Ajustar entre 150% y 200% de la corriente mxima de carga de la lnea en condiciones de emergencia, con la premisa de que un valor de corriente superior a este valor se considera como una falla.

2. Ajustar a un valor de corriente inferior del punto de saturacin del TC y se pueden esperar falsas corrientes diferenciales transitorias.

El primer enfoque proporciona comparativamente mayor seguridad y menos sensibilidad, el segundo enfoque proporciona menor seguridad pero mayor sensibilidad. 5. Ajuste por Diferencia en la Relacin de Transformacin (Current Diff CT

Tap): Este ajuste adapta la relacin de transformacin del terminal remoto 1 o 2 (a travs del canal de comunicacin) a la relacin de transformacin local en caso de que las relaciones de transformacin de os teminales local y remoto sean diferentes. El valor de ajuste es determinado por la relacin CTprim_rem / CTprim_loc, la cual aplica tanto para transformadores de corriente locales y remotos (donde CTprim_rem / CTprim_loc est referido como la corriente del devanado primario de cada transformador de corriente. 2.- Ajuste de Proteccin Diferencial de Lnea Rel GE L90.

Ajuste por Diferencia en la Relacin de Transformacin (CT TAP Mismatch Factor ):

En caso de que las relaciones de transformacin de los transformadores de corriente ubicados en los extremos de la lnea sean diferentes, los ajustes las Corriente Diferencial de Restriccin 1 y 2 debern ser ajustados para corregir la diferencia en las relaciones de transformacin de los TC a una base comn. En este caso el usuario debe modificar el ajuste del Punto de Interrupcin de la Corriente Diferencial y la Corriente de Arranque Diferencial, debido a que los fasores de corriente locales son usados como referencia para determinar cul de las ecuaciones de ajustes diferenciales ser utilizada, basado en el valor local y remoto de las corrientes. En caso de de que este ajuste no sea realizado, la respuesta individual de cada rel, especialmente en el caso de fallas externas, pueden ser asimtricas y/o diferentes, por lo tanto un rel puede estar por debajo y el otro por encima del Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial, hay dos mtodos para solucionar este problema potencial:

1. Ajustar las Corriente Diferencial de Restriccin 1 y 2 al mismo valor (ejemplo 40% o 50%), esto convierte al rel con caracterstica de doble pendiente en un rel con una caracterstica de una sola pendiente por lo que el Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial desaparece. Luego se debe ajustar el valor de la Corriente de Arranque Diferencial en todos los rels en concordancia con las relaciones de transformacin de los TC, referenciando la corriente de arranque diferencial a la corriente primaria de la lnea (ver ejemplo ms abajo).

2. Ajustar el Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial de cada rel individualmente en concordancia con la relacin de transformacin del TC local y el tap de operacin. Luego se debe ajustar el valor de la Corriente de Arranque Diferencial en concordancia a los TC instalados en el extremo opuesto de la lnea. El valor de la pendiente deber ser idntico en todos los reles.

Considere el siguiente ejemplo para una configuracin de proteccin diferencial en una lnea con dos (02) extremos: CTRELE1 = 1000/5 CTRELE2 = 2000/5. Por consiguiente: CT TAP 1RELE1 = 2 CT TAP 1RELE2 = 0.5. Para lograr la mxima sensibilidad diferencial la corriente mnima de arranque es ajustada a 0.2 PU en el extremo con el TC de mayor corriente primaria, en este caso 2000/5 (400 A Corriente de Lnea Diferencial Primaria). En el otro extremo la corriente mnima de arranque es ajustada consecuentemente: PICKUPRELE1 = 0.4 PICKUPRELE2 = 0.2

Seleccionado al RELE1 como referencia, con un Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial BREAK PTRELE1 = 5.0, el Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial del RELE2 debe ser seleccionado de la siguiente forma: BREAK PTRELE2 = BREAK PTRELE1 x CT RELE1 / CT RELE2 = 2.5 pu. Se debe verificar entonces: BREAK PTRELE1 x CTRELE1 = BREAK PTRELE2 x CTRELE2. BREAK PTRELE1 x CTRELE1 = 5 x 1000/5 = 1000 BREAK PTRELE2 x CTRELE2 = 2.5 x 2000/5 = 1000 Se cumple la verificacin. Ahora considere el siguiente ejemplo para una configuracin de proteccin diferencial en una lnea con tres (03) extremos: CTRELE1 = 1000/5 CTRELE2 = 2000/5. CTRELE3 = 500/5 Por consiguiente: CT TAP 1RELE1 = 2 CT TAP 1RELE2 = 0.5. CT TAP 1RELE3 = 2 CT TAP 2RELE1 = 0.5 CT TAP 2RELE2 = 0.25. CT TAP 2RELE3 = 4 Donde para el RELE1, el Canal 1 se comunica con el RELE2 y el Canal 2 con el RELE3, para el RELE2 el Canal 1 se comunica con el RELE1 y el Canal 2 con el RELE3 y para el RELE3 el Canal 1 se comunica con el RELE1 y el Canal 2 con el RELE2. Para lograr la mxima sensibilidad diferencial la corriente mnima de arranque es ajustada a 0.2 PU en el extremo con el TC de mayor corriente primaria, en este caso 2000/5 (400 A Corriente de Lnea Diferencial Primaria). En el otro extremo la corriente mnima de arranque es ajustada consecuentemente: PICKUPRELE1 = 0.4 PICKUPRELE2 = 0.2 PICKUPRELE2 = 0.8 Seleccionado al RELE1 como referencia, con un Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial BREAK PTRELE1 = 5.0, el Punto de interrupcin de la Corriente Diferencial del RELE2 y RELE3 debe ser seleccionado de la siguiente forma: BREAK PTRELE2 = BREAK PTRELE1 x CT RELE1 / CT RELE2 = 2.5 pu.

BREAK PTRELE3 = BREAK PTRELE1 x CT RELE1 / CT RELE3 = 10 pu. Se debe verificar entonces: BREAK PTRELE1 x CTRELE1 = 5 x 1000/5 = 1000 BREAK PTRELE2 x CTRELE2 = 2.5 x 2000/5 = 1000 BREAK PTRELE3 x CTRELE3 = 10 x 500/5 = 1000 Se cumple la verificacin. Durante la prueba con carga, la corriente diferencial en todos los terminales debe ser la misma y tpicamente igual a la corriente de carga s el ajuste del TAP y la relacin de transformacin son ajustadas correctamente. 2.1.- Ejemplo de Decisin de Disparo. Ajustes: Pendiente 1: S1 = 10% Pendiente 2: S2 = 10% Punto de Interrupcin: BP = 5 pu secundarios Corriente de Arranque Diferencial: P = 0.5 pu Asumir la siguiente corriente local y remota: Corriente Local: IL= 4.0 pu 0 Corriente Remota IR= 0.8 pu 0 Se asume una lnea radial con una alta resistencia de falla, con fuente nicamente en el extremo local y con una corriente de carga puramente resistiva I2op= IL + IR2 = 4.00 + 0.802 = 23.04 Como la corriente en ambos extremos es menos que el punto de interrupcin de 5 pu la ecuacin para calcular la restriccin es como se indica a continuacin: I2rest= (2S12IL2) + (2S12IR2) + 2P2 + = 0.8328 Donde se asume = 0 lo que significa una onda seniodal pura. 2.2.- Prueba de Decisin de Disparo. (I2op / I2rest) > 1 por lo tanto (23.04 / 0.8328) = 27.67 > 1 implica DISPARO.

3.- Ejemplo de Prueba Proteccin Diferencial de Transformador Rele GE T60. 3.1.- Descripcin. Datos del Transformador: 20 MVA, 115/12.47 kV, CT (HV) = 200:1, CT (LV) = 1000:1, Yy0 con neutro de baja tensin conectado a tierra. Configuracin de la Prueba: La distribucin de corriente para una falla externa entre las fases B-C es idntica para los lados de alta y baja tensin del transformador y puede ser simulada con dos fuentes de corriente. Conectar la primera fuente de corriente al los terminales de las fases B y C del rel correspondientes a los devanados de alta tensin en serie y la segunda fuente de corriente a las fases b y c correspondientes a los devanados de baja tensin en serie. Verificar que las polaridades estn correctas y verificar que existe un desfasaje de 180 entre IB e IC, entre Ib e Ic, 180 entre IB e Ib y entre IC e Ic. Ajuste las magnitudes y ngulos de las corrientes inyectadas tal como se indica en las tablas siguientes para garantizar que el ensyo se desarrollar correctamente. Criterio de Operacin: El rele de proteccin diferencial operar s la corriente diferencial (Id) excede la caracterstica definida por el ajuste del rel para la magnitud de la corriente de restriccin (Ir). La corriente diferencial (Id) es la suma vectorial de las corrientes compensadas, Ir es la mayor corriente compensada. La compensacin se refiere a correcciones en magnitud y ngulo aplicadas a las corrientes del lado del alta y baja tensin del transformador. El ensayo verifica la respuesta de operacin y no operacin para puntos de toa la regin de trabajo del porcentaje de la caracterstica diferencial, estos ensayos son:

Ensayo para Corriente Diferencial Cero. Corriente Diferencial Mnima de Arranque. Pendiente 1. Regin entre la Pendiente 1 y la Pendiente 2 Pendiente 2.

Configuracin del Rel: Las entradas AC y las fuentes son configuradas como se indica a continuacin:

Configuracin del Transformador de Dos Devanados:

3.2.- Ensayo para Corriente Diferencial Cero.

1. Inyecte las siguientes corrientes al Rel.

2. Estas corrientes son determinadas de la siguiente manera:

Las cules son las corrientes nominales del lado de alta y baja tensin del transformador multiplicada por 0,866 obtenido del equivalente de la corriente de falla entre dos fases y convertidas a amperios secundarios de acuerdo al valor de su TC asociado.

3. El rel deber mostrar las siguientes corrientes diferenciales y de restriccin y el dispositivo no deber operar.

3.2.- Ensayo para Corriente Diferencial Mnima de Arranque. Reducir la corriente de restriccin Ira un valor inferior a 0.67 pu (restriccin correspondiente a la interseccin de la pendiente 1 y la corriente diferencial mnima de arranque). Este valor de 0.67 pu es obtenido de Ir = 0.1/0.15 = 0.67, donde 0.1 es el ajuste de la mnima corriente de arranque diferencial y 0.15 es el valor de ajuste de la pendiente 1. Se debe notar que 0

. 3.2.- Ensayo para la Pendiente 1. Inyecte corriente de tal manera que la magnitud de Ir sea mayor que la restriccin de corriente de 0.67 pu correspondiente a la interseccin de la corriente diferencial mnima de arranque y la pendiente 1 y menor que el punto 1 de interrupcin de la corriente diferencial que es: Ir (interseccin umbral pendiente 1) < Ir (actual) < Ir (Interrupcin 1)

1. Cambiar las magnitudes de las corrientes como se indica a continuacin:

2. Deben aparecer los siguientes valores en el men de valores actuales del rel:

El rel no operar an cuando Id es mayor que la corriente diferencial mnima de arranque, debido a que Id no es lo suficientemente grande para hacer la relacin Id/Ir mayor que el valor de la pendiente 1cuyo ajuste es del 15% , la relacin obtenida es de 11.3%.

3. Ajustar el valor de la corriente I1 como se indica a continuacin:

4. Deben aparecer los siguientes valores en el men de valores actuales del rel:

5. El valor actual de la relacin Id/Ir = 17% . Se debe verificar que el elemento opera correctamente.

3.3 Regin entre la Pendiente 1 y la Pendiente 2 Este procedimiento prueba la seccin intermedia de la curva diferencial caracterstica que se ubica entre el punto de interrupcin 1 y el punto de interrupcin 2 (Puntos B1 y B2 de la curva caracterstica de restriccin de corriente diferencial).

1. Inyectar corrientes tal que la magnitud de Ir est entre las restricciones definidas por los puntos de interrupcin B1 y B2, tal como se indica:

Ir (B1) < Ir (actual) < Ir (B2)

Para este ejemplo 2 pu < Ir < 8 pu. Recordar que la mxima corriente es la corriente de restriccin 3.5 pu.

2. Deben aparecer los siguientes valores en el men de valores actuales del rel:

La relacin Id/Ir es 36.77% y el rel no opera debido a que Id = 1.287 pu es muy bajo en comparacin con Ir = 3.5 pu.

3. En este ejemplo una relacin de Id/Ir > 38% causa que rel opere. Reduciendo I1 tal como se indica a continuacin se incrementa el valor de Id, causando que el elemento opere:

4. Deben aparecer los siguientes valores en el men de valores actuales del rel:

3.4 Ensayo para la Pendiente 2. Inyecte corriente de tal manera que la magnitud de Ir sea mayor que la restriccin de corriente del punto de interrupcin 2 que es: Ir (actual) > Ir (Interrupcin 2) = 8 pu

1. Cambiar las magnitudes de las corrientes como se indica a continuacin:

2. Deben aparecer los siguientes valores en el men de valores actuales del rel:

Debido a que la relacin Id/Ir = 89,8% es inferior al requerido de 95% el rel no operar.

3. Ajustar el valor de la corriente I1 como se indica a continuacin:

4. Deben aparecer los siguientes valores en el men de valores actuales del rel:

5. El valor actual de la relacin Id/Ir = 95,9% . Se debe verificar que el elemento opera correctamente.

3.5 Resumen. El procedimiento descrito anteriormente muestra el principio de ensayo para un rele de proteccin diferencial para todas las regiones operativas. Para la verificacin de ms puntos se debe considerar ajustar la magnitud de la

corriente de restriccin Ir a la proporcin deseada de la caracterstica a probar y cambiar la otra corriente para modificar Id hasta que el rel opere. Se recomienda usar la hoja de Excel suministrada en la pagina del fabricante para comparar los valores esperados respecto a los obtenidos.