Comisión de Integración Energética Regional
Programa de perfeccionamiento en gestión del negocio
de distribución del sector energía eléctrica
Módulo 4 REDES DE DISTRIBUCION
Semana 4 - Tema 2
Criterios de regulación Protecciones de
Sobrecorriente Homopolar y Protecciones de Redes
Aéreas de MT
Profesores/Tutores:
Ing. Tomás Di Lavello
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Criterios para ajuste de funciones Io>; Io>>
• Información necesaria
– Configuración del neutro de la red
– Detalles constructivos de la red a proteger
– Ajustes de la protecciones de fase
– Circuito utilizado para la medida de las corrientes, fase y
tierra
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Criterios para ajuste de funciones Io>; Io>>
• Calcular la corriente de defecto a tierra, con la configuración elegida, tanto
•
•
•
•
al final de la zona protegida, con o sin resistencia, como al comienzo de la
zona protegida.
Calcular la corriente capacitiva, asociada a la red alimentada
Calcular el máximo cortocircuito trifásico posible
Calcular la tensión homopolar que queremos detectar en función de la
corriente
El umbral de la protección de defecto a tierra debe ser el menor posible, sin
ocasionar la apertura del sistema de protecciones en condiciones
innecesarias
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Criterios para ajuste de funciones Io>; Io>>
• Io>; se recomienda que sea 1,5 a 2 veces mayor que la máxima
corriente capacitiva de la red alimentada por la Subestación. Criterio
muy conservador, recomendado para redes de distribución.
• Io>; debe ser menor, que la menor corriente a detectar. Lo
recomendado, es la menor valor de la corriente defecto FT, por lo
general en el borde de la zona de protección, con el agregado de la
resistencia de falta de 40Ω
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Conexión Sobrecorriente de Tierra
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Conexión tipo Holmgreen
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Criterios para ajuste de funciones Io>; Io>>
• Io>>, además del criterio clásico de elección de este valor,
se agrega una condición que depende del sistema de
medida de la corriente
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Criterios para ajuste de funciones Io>; Io>>
• Io>>, En el caso de medida a través de un toroide
• Criterio similar al recomendado para la protección de fase
I>>, o sea 80% de la zona protegida
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Criterios para ajuste de funciones Io>; Io>>
Io>>, En el caso de medida a través de transformadores de
fase (Holmgreen)
– Dado los errores de los TI, la suma de las corrientes (Io) puede tener un
error del orden de 10% de la corriente de fase
– Para evitar actuaciones erróneas del sistema de protección contra faltas
a tierra, se recomienda calcular el mayor cortocircuito trifásico en la
zona a proteger. Se toma el 10% del valor y se verifica que el tiempo de
actuación de la protección de fase sea mas rápido que la protección de
tierra
– Io>> > 0,1* Icc 3F max
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Elección de parámetros
• El resto de los parámetros, vinculados a la elección del seteo del
tiempo, se vinculan necesariamente a los criterios de coordinación
con el resto del sistema de protecciones, tratando de lograr los
tiempos mas bajo posibles, CONDICION IRRENUNCIABLE DE LOS
SISTEMAS DE PROTECCION CONTRA FALTAS A TIERRA
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Coordinación de la protección de sobretensión
homopolar
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Coordinación de la protección de sobretensión
homopolar
• Por lo general es usada como respaldo de las protecciones
del sistema de tierra, tanto en redes IT como TN o TT
• La presencia de esta función de protección es vital, para la
salud del sistema de aterramiento
• Debe coordinarse con las protecciones de sobrecorriente
Io>
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Coordinación de la protección de sobretensión
homopolar
• En redes con sistemas de aterramiento (transformadores o
resistencias) es la única protección que puede detectar la
perdida de estos elementos de puesta a tierra
• En redes IT (neutro aislado), permite detectar la presencia
de faltas de alta impedancia
• Desventaja, en redes IT, no detecta la salida donde ocurre
la falta, actúa a nivel de barra
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Ejemplo Ajuste funciones Io> e Io>>
– SB de 31,5/6,86kV, potencia de cortocircuito 250MVA
– Transformador de 10MVA, Dyn11, Zcc=11%
– Resistencia de aterramiento de 4Ω
– Una de las salidas mide la corriente de tierra usando la
conexión Holmgreen y las otras dos tienen toroides
– Menor corriente 1F+T sin Rf, 500A
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Ejemplo Ajuste funciones Io> e Io>>
– La SB tiene 3 salidas en cable de 240mm2 de Al, XLPE
con las siguientes corrientes capacitivas asociadas:
– Salida 1_ 5A
– Salida 2_ 3A
– Salida 3_ 4A
– La SB por diseño, soporta corriente de defecto a tierra
de 1kA, durante 1s.
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Cálculos
•
•
•
•
•
Xtrafo(6kV) = 0,52Ω
Xred_Thevenin (6kV) = 0,188Ω
Ic/c_3F (6kV) = 5594A
Icap_Total = 12A
Imin_40Ω = 90A
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Elección de parámetros ajuste de las salidas o
alimentadores de la barra
• Elección de Io>
– Io> ≥ 24A
– Io> ≤ 90A
– Elijo, Io> = 25A
• Elección de Io>> para la salida con Conexión Holmgreen
– Io>> ≥ (Ic/c_max) x 0,1
– Io>> ≥ 5594 x 0,1 = 559,4A
– Elijo, Io>> = 600A
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Elección de parámetros
Elección de Io>> para la salida con Conexión con Toroide
– Criterio usual es elegir el mayor al valor de la corriente
de cortocircuito 1F+T al 80% del punto mas lejano sin
resistencia de falta
– Suponiendo que en caso del ejemplo la En este caso la
corriente menor de defecto 1F+T es de 500A, podemos
ajustar la función Io>> = 400A.
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Elección de parámetros
– Usualmente para la Io> se utiliza la función
extremadamente inversa
– La determinación del factor de multiplicación de la curva
se debe determinar tal que coordine con las protección
de homopolar aguas abajo
– El tiempo de La función instantánea, se ajusta entre 30 y
50ms
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Elección de parámetros
• Ajuste de la función 59N Tensión Homopolar
En el caso del ejemplo, realizando los cálculos correspondientes, se
determina la tensión homopolar en barras de 6 kV para una corriente
homopolar que circula por la resistencia de aterramiento. Resulta que para
detectar corrientes homopolares superiores a 90A, la protección de
tensión homopolar debería ser ajustada en un valor de tensión primaria de
1080V. Con una temporización por ejemplo de 3s, permitiendo de esta
forma actuar como respaldo frente a fallas del relé de Io> de la salida, y
proteger térmicamente la resistencia de aterramiento.
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Sistema de Protecciones
para redes aéreas
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Sistema de Protecciones para redes aéreas
Definiciones básicas sobre la topología de la red a considerar
en el análisis:
– Red eléctrica, en su mayor parte formada por líneas
aéreas, Trifásicas y Monopolares
– Líneas aéreas de distribución, media tensión (MT) entre
6 y 24kV
– Principalmente zonas suburbanas y rurales, depende de
los sistemas de Distribución elegidos.
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Diferentes dispositivos a usar en sistemas de
protecciones para redes aéreas
•
•
•
•
•
Conjunto Transformador de Medidas, Relé y disyuntor
Reconectadores
Seccionalizadores
Fusibles
Detectores de paso de falta
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Coordinación en redes aéreas
• Parte del “arsenal” técnico a disposición para la protección de redes aéreas
de Distribución, lo conforman: fusibles, Seccionalizadores, Reconectadores
y detectores de paso de falla. La arquitectura de la red elegida influye en la
forma de instalación y coordinación de los equipos.
• Es usual, por razones básicamente económicas, que sobre la arquitectura
de la red, los sistemas de protecciones y estrategias asociadas al despeje de
defectos y afectación de clientes, influya la cantidad de suscriptores
conectados a la red de distribución.
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Coordinación en redes aéreas
En la figura se muestra esquemáticamente, una línea aérea de
Distribución, como la mencionada anteriormente
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Detectores de paso de falta (DPF)
• Equipo diseñado para detectar el pasaje de corriente e indicarlo de
alguna forma local y remotamente
• Permite la localización de la zona de red en falta en menos tiempo,
generando la reducción del tiempo de búsqueda de la faltas en redes
eléctricas
• El uso de estos equipos, puede ser en zona urbana y/o rural,
dependiendo de la estrategia de localización de faltas, la que se
asocia con potentes sistemas de geo-posicionamiento, sistemas de
comunicación, bases de datos, etc.
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Detectores de paso de falta (DPF)
Existen varios modelos de DPF.
Esta el clásico DPF, que se instala sobre el propio conductor de la línea
aérea. Para este caso se debe instalar un DPF por fase.
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Detectores de paso de falta
Existe otros tipos o modelo de DPF.
Son para detección de fenómenos Homopolares y Trifásicos.
Miden el campo magnético y eléctrico a una cierta distancia de la Línea de Media
Tensión (LMT), no requiere la instalación sobre el propio conductor.
Utilizan sensores o bobinas de corriente. Miden la corriente a través de la
variación de campo magnético y eléctrico.
Puede ser ajustado para medir valores absolutos o di/dt. Se puede habilitar filtro
de armónicos por Inrush.
Se puede programar el tiempo de encendido de la señal.
El fabricante suministra unas graficas, con recomendaciones de instalación y
distancia para mejor actuación.
Poseen contactos auxiliares, para conexión con sistemas de control.
Son autoalimentados.
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Descripción de equipos utilizados para la
coordinación en redes aéreas
• Reconectador
– Equipo diseñado para la instalación en Subestaciones o en Postes
– En un mismo equipo incluye, elemento de apertura en carga,
medida de corriente, fuente auxiliar (autonomía) unidad de
control, comunicación y relé de protección
– Su diseño contempla un elevado numero de maniobras, pensando
en redes de tipo aéreas en zonas rurales y urbanas de baja
densidad
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Reconectador
• Se trata de un equipos diseñado principalmente para re-cerrar sobre
la LMT en varias oportunidades.
• De análisis realizados sobre fallos en LMT, se deduce que el 80%
aproximadamente son “fugitivas” o sea, después de interrumpir la
alimentación de la red en falta, la aislación del punto con problemas
se reconstituye y al reconectar la tensión, el defecto no persiste.
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Reconectador
• El código ANSI de la función Reconectador es el 79.
• Esta función, tiene como objetivo operar sobre el comando de
potencia, puede ser un disyuntor o un Reconectador, cerrando el
mismo, luego de una apertura por falla en la red alimentada
• Es necesario ajustar varios parámetros de la función 79 para el
correcto funcionamiento del sistema
• A través del Control del Reconectador, se agregan funciones de
Lógicas de Control, Comando y Comunicación
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Ciclo de básico de un Reconectador para 2 re-cierres y disparo
antes de transcurrido el tiempo de bloqueo
Bloqueo
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Ejemplo, ciclo con de funcionamiento de un
Reconectador
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Algunas definiciones vinculadas al equipo
Reconectador
• Tiempo de bloqueo
– Tiempo que espera el relé cuando es puesto en servicio en forma
manual o por telecontrol (tiempo recomendado 3 minutos)
– Si mientras transcurre este tiempo, ocurre una falta, no se inicia el
ciclo de reenganches
– En muchos relés de protección con la función de Re-cierre, el
Tiempo de Bloqueo es igual al tiempo de muerto o de rearme
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Algunas definiciones vinculadas al equipo
Reconectador
• Tiempo muerto o de rearme
– Tiempo que espera la función 79, luego del re-cierre
(tiempo recomendado 3 minutos)
– Trascurrido este tiempo, si ocurre una nueva falta en la
red, se considera como el inicio de un nuevo ciclo de
reenganches
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Algunos tiempos vinculados al ajuste del
Reconectador
Cantidad y Tiempos de re-cierre
Existen varios esquemas de configuración. Es usual tener mas cantidad
de intentos en Media Tensión (MT). En tensiones de Sub-Trasmision, se
tiende a un solo re-cierre.
En MT, es usual 2 o 3 re-cierres. El primero rápido y los otros lentos:
– Tiempo rápido entre 500ms y 2s dependiendo de los requisitos de
la red alimentada
– Tiempo lento entre 40s y 2 minutos, dependiendo de los
requisitos de la red alimentada.
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Fin Tema 2 de la Semana 4
GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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