Solucion Ejercicios Propuestos-M2

7/24/2019 Solucion Ejercicios Propuestos-M2

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Ejemplo 1

En la fig. 1 se muestra un sistema en anillo de 13.2kV alimentado desde una red externavecina a travs de un trafo de rebaje 132kV/13.2kV. Las lneas del anillo estn !rotegidas !orrels de sobrecorriente direccionales "ue act#an en la direcci$n indicada !or la flec%a &!oseen una unidad '1 & una unidad '( de fase.

)ed vecina* +cc3, 2((( -V132kV

1 0 +n , 2( -V 0 ucc , 12.2' ' !iernasonexi$n4 56/d

I 13.2kV

Los valores indicados en las lneas corres!onden a las reactancias de secuencia !ositiva delas mismas.

7ig. 1 8iagrama unifilar del ejem!lo 1.

8eterminar4

a9 Las mximas corrientes de carga !or cada rel seg#n la distribuci$n de carga en lasbarras teniendo en cuenta los casos ms desfavorables.

b9 Los ajustes de arran"ue :; ar un es"uemade !rotecci$n selectivo tomando un margen de seguridad del 2( ante una fallatrifsica sin resistencia de falla en la barra vecina en el extremo de la lnea. Losajustes deben ex!resarse en am!eres !rimarios.

CURSO IE-623 "PROTECCIN DE SISTEMAS DE POTENCIA"

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTNOMA DE HONDURAS

GUA DE EJERCICIOS PROPUESTOSI PARCIAL


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d9 +u!oniendo "ue todos los rels tienen caractersticas tiem!o*corriente 6ormal*


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ce!tando un valor de sobrecarga del 3( con res!ecto a la mxima corriente de carga entodos los casos luego se obtiene los valores de

)el @ AAI Rp 8.852656*3.18 ==

)el B

AAI

Rp

455350*3.16

==

)el D AAI Rp 2.2846.218*3.14 ==)el 1 AAI Rp 8.852656*3.11 ==)el 3 AAI Rp 5.5683.4373.13 ==)el ' AAI Rp 96.39712.306*3.15 ==

c$ Aju'*e' &e #))#!-ue .TAP / I222$ &e l#' u!i&e' 03 p#)# +#)#!*i4#) u! e'-uem#&e p)o*ecci! 'elec*i5o6

+e toma un margen de seguridad del 2( ante una falla trifsica sin resistencia de falla en

la barra vecina en el extremo de la lneaF es decir a la corriente de cortocircuito !ara falla enla barra vecina en la direcci$n de actuaci$n se la debe multi!licar !or 1.2 !ara obtener elajuste de corriente de la unidad instantnea.

Clculo de las fallas trifsicas en cada una de las barras

* )eactancia e"uivalente de la red referida a Gb , 13.2kV4

===+ 0958.02000

2.131.1

31.1)(

22

Scc

UbXred

* )eactancia el transformador 1 referida a Gb,13.2kV4

===+ 0672.120

2.131225.0)()(1

22

Sn

UbpuuccXt

Falla en la Barra I

la falla a!orta solamente la red vecina a travs del trafo 1F no %a& a!ortes desde el anillode 13.2kV. Luego

kAXtXredIIk 227.716.13

2.13*1.1

))(1)((3

.2.131.1

==+++

=

6ing#n rel del anillo de 13.2kV actuar dado "ue solo %a& a!orte de corriente de falladesde la red vecina.

No*#";ara asignar un ajuste de la unidad '( tanto !ara el rel 2 como !ara el rel %a& "uesimular una falla cerca del extremo de la lnea !rotegida. +u!oniendo una falla al @( de lalnea se tendr !ara ambos casos4


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( )[ ] AI Rk 5.119

11

4.0

)2*8.0//(3422*8.016.13

2.131.12 =++++

=

&

( )[ ] AI

Rk .14711

6.0

)3*8.0//(2243*8.016.13

2.131.17 =++++

=

Luego

AI R 5.1192 =>>>AI R .1477 =>>>

;ara fallas ms all del @( las corrientes de falla sern menores "ue estos ajustes & nosern suficientes !ara %acer actuar los relsF !ero si los rels 1 u @ de los extremos accionanlos interru!tores o C res!ectivamente luego las corrientes de falla !or los relsaumentarn a4

( )[ ] AI Rk 85.7123422*8.016.13

2.131.1

2 =++++

=

&

( )[ ] AI Rk 2.725

2243*8.016.13

2.131.17 =++++

=

!rovocando la acci$n instantnea de los mismos.

Falla en la Barra J

El circuito e"uivalente !ara una falla en la barra ? se muestra en la fig. 24

7ig. 2 ircuito e"uivalente !ara una falla en ?

Luego4

AI Jk 97.2993)64.116.1(3

2.13*1.1 =+

=

8ividiendo la corriente en !ro!orci$n inversa a las im!edancias del circuito4

* orriente "ue circula !or el rel 1 !ara falla en ? AI IJk 61.244911

997.2993 ==

* orriente "ue circula !or el rel D !ara falla en ? AI KJk 36.54411

297.2993 ==

Luego4

3

2.131.1

3

2.131.1


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AI R 52.29392.1*61.24491 ==>>>AI R 23.6532.1*36.5444 ==>>>

Falla en la Barra K

El circuito e"uivalente !ara una falla en la barra H se muestra en la fig. 34

7ig. 3 ircuito e"uivalente !ara una falla en H

AI Kk 71.2265)54.216.1(3

2.13*1.1 =+=


orriente "ue circula !or el rel B !ara falla en H AI LKk 89.82311

471.2265 ==

orriente "ue circula !or el rel 3 !ara falla en H AI JKk 82.144111

771.2265 ==

Luego4

AI R 67.9882.1*89.8236 ==>>>

AI R 18.17302.1*82.14413 ==>>>

Falla en la Barra L

El circuito e"uivalente se muestra en la fig. D4

7ig. D ircuito e"uivalente !ara una falla en L

AI Lk 91.2509)18.216.1(3

2.13*1.1 =+

=


3

2.131.1

3

2.131.1

3

2.131.1

3

2.131.1


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* orriente "ue circula !or el rel @ !ara falla en L AI ILk 39.182511

891.2509 ==

* orriente "ue circula !or el rel ' !ara falla en L AI KLk 52.68411

391.2509 ==

Luego4

AIR

47.21902.1*39.18258

==>>>

AI R 42.8212.1*52.6845 ==>>>

d) Ajuste de los valoes de DIA! aa la #ood$%a#$&%

odos los rels tienen una caracterstica tiem!o*corriente 6ormal*


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7inalmente sstt JRJR 248.23.0948.13.068 =+=+= !ero la corriente de arran"ue Ipdel rel@ es @'2.@ ma&or "ue la corriente de falla 'DD.3B !or lo "ue no actuar.

Para una falla en la barra Kel rel 3 debe coordinar con el rel 1 !or el a!orte de lai>"uierda & rel B debe coordinar con el rel @. +u!oniendo el ajuste mnimo de 8


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sDIAL

I

I

t R

Rp

KLk

LR 642.005.0

196.397

52.684

14.0*

1

14.002.0502.0

5

5 =

=

=

luego el tiem!o de res!uesta del rel 3 debe ser como mnimo4

sstt LRLR 942.03.0642.03.053 =+=+=

;or otro lado al rel 3 &a se le asign$ un ajuste de 8


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AIkL 19.915)816.1(3

2.13*1.1=

+=

luego com!arando este valor con el ajuste de la unidad '( del rel '4

AI R 42.8215 =>>> J 915.19 AKKK

En este caso es necesario cambiar el ajuste de la unidad '( del rel ' !uesto "ue !ara unafalla cerca de la barra L del lado de la carga el rel ' !uede actuar en forma instantnea!erdiendo la selectividad con otros dis!ositivos de !rotecci$n.

$ C#lcul#) el *iempo &e #c*u#ci! &e l# u!i& 01N &el )el8 9

Clculo de la corriente de cortocircuito monofsico en la barra I:E"uivalente de secuencia !ositiva & negativaLa reactancia e"uivalente de secuencia !ositiva de la barra < es igual a la calculada !ara unafalla trifsica en la barra


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7inalmente la corriente total de cortocircuito monofsico en la barra < ser4

( ) A

XeqXeqI Icc 29.781

)0()(23

2.131.131 =++

=

;ara la falla monofsica se cum!le seg#n se vio en la teora de las com!onentes simtricas

"ue4

IccI =I(+) + I(-) + I(") adems "ue4

I(+) = I(-) = I(");or lo tanto

Icc1 = #$I(")

eniendo en cuenta "ue la red vecina solo a!orta corrientes de secuencia !ositiva & negativa:im!edancia de secuencia cero infinita vista desde la barra < %acia la red vecina9 se deduce

luego "ue el total de la corriente de secuencia cero es a!ortada !or la lnea


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3. 8efinir los valores de ajuste del arran"ue de las unidades '( de tierra

inferior de falla )f !ara la cual la unidad de tierra del rel I de la E ;EO7LN) noact#a.

B. +imular una falla trifsica en la estaci$n CNE)N su!oniendo "ue la im!edancia defuente de secuencia !ositiva se reduce a la mitad & verifi"ue los ajustes de arran"ue dela unidad '( de fase :

. +u!oniendo "ue se abre el tramo ;EO7LN)*+6 -)


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D#*o'":#))# &e p#)*i " CAUCETE;otencia de cortocircuito monofsico +cc1 , 2B3. -V;otencia de cortocircuito trifsico +cc3 , 2(3. -V

T#,l# 1" D#*o' &e l# )e&'aa( 'aa 2 R * R+ *+ Rel ( Rel 2

GEE CNE)N 2.B 2.IB 2.B @.@ 22 'GEE ;E67LN) 3.'B D.2' '.DD 2(.I 21 @

;E67LN) +6 -)


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96 Aju'*e &e l#' u!i&e' 03 &e #'e Ip222 < c%lculo &e l# co,e)*u)# eec*i5#

La tabla D muestra los rels "ue deben ser ajustados & el ajuste de

Rele Barra Barra Extrema Icc3[kA] Ip>>> = 1.25* Icc3[kA]

21 GEE ;E67LN) 1.ID@ 2.D3'

22 GEE CNE)N 2.2B' 2.@31I ;EO7LN) +6 -)


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Ta1la 6Rele Barra '( '# )

21 GEE 1.(BD 1.2' '@.22 GEE 1.D@ 1.2' '(.DI ;EO7LN) D.IB@ 1.2' (.1D@1 +6 -)


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05.081 =RDIAL

sDIAL

I

Icct R

Rp

R 209.005.0*

1310

1311

5.13*

13

5.1381

81

81 =

=

=

Tiempo de actuacin del rel #$

+e debe cum!lir "ue4

sstt RR 509.03.08179 =+=

luego se des!eja el valor de 8


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sDIAL

I

Icct R

Rp

R 612.0194.0*

1310

1637

5.13*

13

5.1321

21

21 =

=

=

luego se cum!le "ue4

sssstt RR 3.0228.0384.0612.07921


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uego se ado!ta el valor de 8


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Llamando R/+++t&t(3 +++= 3)0()(2 luego en el lmite de condici$n de arran"ue se tiene4

kA+t&t(3

Icc 060.0||3

331.13|1| =

=

des!ejando

= = 9.1047

|1|3331.13||

Icc+t&t(3

!or otro lado4( ) =++= 9.1047)22.17(314.14|| 22R/+t&t(3

8es!ejando la resistencia de falla lmite ser

= 54.344R/

Luego el rel no actuar !ara fallas con resistencia de falla ma&ores a esta en la barra6MN. abe destacar "ue en la realidad es de bajsima !robabilidad la ocurrencia de una

falla a tierra con una resistencia de falla de alrededor de 3'( en lneas areas o cables. +ies !osible la ocurrencia de un contacto a tierra con algunos cientos de N%ms de resistenciade falla en trafos reactores generadores etc..

@6 Ve)iic#ci! &el #ju'*e &e #))#!-ue &e l# u!i& 03 &e #'e .Ip222$ &el )el8 99 &e l#ET6 CAUCETE

+e su!one "ue el e"uivalente de la red vecina de secuencia !ositiva se reduce a la mistad!or lo tanto Xred(+) = .45 = 5. La im!edancia de la lnea del tramo GEE*CNE)N de tabla 2 es 2.B A j 2.IBF luego la corriente de falla trifsica en la barra CNE)N

ser4

=+++

=)96.267.2()((3

331.13

,,XredIcc

F luego el m$dulo de la corriente de falla es4

AIcc 7.3231|3| =

El ajuste de Ip666del rel 22 es seg#n tabla D igual a 2.@31 k , 2@31 J 3231. decorriente de falla. Luego la unidad '( actuar !ara una falla en CNE)N lo "ue !uede!rovocar la !rdida de selectividad con otros rels de la estaci$nF luego %a& "ue cambiar elajuste. omando como criterioIp666 = 15$Icc#se tiene finalmente "ue el nuevo ajuste deIp666 = 15$#5#10 A = "#.!5.

on el cambio de im!edancia de fuente el nuevo Kses (.D &K%continua siendo 1.2'F !or lotanto la nueva cobertura efectiva ser , B'.2 ma&or "ue el '(.D inicial. omoconclusi$n !uede extraerse "ue a medida "ue disminu&e la im!edancia de fuente mejora lacobertura de la unidad '( del rel.


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>6 C%lculo &e coo)&i!#ci! 'upo!ie!&o #,ie)*o el *)#mo PEABLOR/SAN MARTIN


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La secuencia de rels a verificar es4 )el 22 )el @3;ara una falla en la barra 6MN la corriente de falla trifsica "ue !asar !or la secuenciade rels esIcc#, 1BIB F luego4

sDIAL

I

Icct R

Rp

R 382.019.0*

1

220

1696

5.13*

13

5.1383

83

83 =

=

=

&

sDIAL

I

Icct R

Rp

R 612.0304.0*

1220

1696

5.13*

13

5.1322

22

22 =

=

=

luego se cum!le "ue4

sssstt RR 3.0230.0382.0612.08322


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Ejemplo ;

)e!etir el ejem!lo visto en teora !ero utili>ando las conexiones I(Q :3(Q -9 B(Q :(Q-9.

Soluci!"- Co%e$&% 4+5 3+5 AMT)

Esta conexi$n se muestra en la fig. 4

7ig. 8iagrama fasorial !ara la conexi$n I(Q :3(Q -9

Alimentacin del rel:

,: RR I ,: SS I 77 I:30+S7V

30+7RV 30+RSV

Aclaracin:En la fig. 4 la fase a corres!onde a la fase )

La fase b corres!onde a la fase +La fase c corres!onde a la fase

8e los resultados del ejem!lo resulta4


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VV

VI

VV

AI

V

I

RS

7

7

7R

S

S

S7

R

R

302.4830

75.4204.25

2102.4830

25.13704.25

.0

90859.0

=+

=

=+

=

==

Anlisis de la operacin de los rels direccionales:

* )el de la fase ) 4

.0

90859.0

==

S7

R

V

I

luego el rel de la fase ) no o!era &a "ue VS7,(.

No*#" omo !uede verse cuando la falla se !roduce mu& cerca del V la tensi$n de lasfases falladas cae !rcticamente a cero : .0=SV & .0=7V .0=S7V 9 con lo "ue el reldireccional corres!ondiente o no act#a o tiene !roblemas !ara decidir la direcci$n. Los relsdigitales modernos vienen !rovistos con las denominadas Rmemorias de tensi$nS donde sealmacenan & renuevan !ermanentemente los valores medidos de m$dulo & fase de las

tensiones de faseF cuando se !roduce una falla donde las tensiones caen a valores mu&!e"ueTos luego se utili>an como valores de !olari>aci$n a los valores almacenados enmemoria inmediatamente antes de la falla. on esto !uede reali>arse la com!araci$n de fasede la corriente & tensi$n de !olari>aci$n. En el ejem!lo tratado tomando como !ositivo elsentido anti*%orario de giro la terna de tensiones de fase !re*falla es4

VR8 VS= VR9 15": 8 V7= VR - 5":

on ello la tensi$n !re*falla S7V es90= S7S7 VV & la >ona de o!eraci$n estara

delimitada entre (Q & *1@(QF si se tomara luego como valor de !olari>aci$n el rel de la fase) o!erara & con mximo tor"ue :mxima sensibilidad9.

* )el de la fase +4

VV

AI

7R

S

2102.4830

25.13704.25

=+

=

;ara la o!eraci$n debe cum!lirse "ue *I(QA21(Q , 12(Q J ngulo de 0SI J3((Q ,I(QA21(Q . Luego el rel o!era &a "ue la corriente Iscae dentro de la >ona de o!eraci$n &a"ue su fase es de 13.2'Q = 12(Q & menor "ue 3((Q.


23/24

* )el de la fase

VV

VI

RS

7

302.4830

75.4204.25

=+

=

;ara la o!eraci$n debe cum!lirse "ue *I(QA3(Q , *B(Q J ngulo de 07I J 12(Q , I(QA3(Q .Luego el rel o!era &a "ue la corriente I7cae dentro de la >ona de o!eraci$n &a "ue su fasees de D2.'Q = *B(Q & menor "ue 12(Q.

- CONE*IN 6+5 +5 AMT)

Esta conexi$n se muestra en la fig. @4

7ig. @ 8iagrama fasorial !ara la conexi$n B(Q :(Q -9

Alime!*#ci! &el )el877R7S7SRSR III :,:,:

R7V SRV 7SVAclaracin:En la fig. @4 la fase a corres!onde a la fase )

La fase b corres!onde a la fase +La fase c corres!onde a la fase

8e los resultados del ejem!lo resulta4


24/24

.0

15.4463.2590859.075.4204.25

1802.48

0.180775.3675.4204.2525.13704.25

02.48

16.4463.2525.13704.2590859.0

===

=

===

=

===

7S

7R

7

SR

7SS7

S

R7

SRRS

R

V

AI

VV

AIII

VV

AIII

Anlisis de la operacin de los rels direccionales:

* )el de la fase ).

VV

AIII

R7

SRRS

02.48

16.4463.25

=

==

;ara la o!eraci$n debe cum!lirse "ue *I(QA(Q , *I(Q J ngulo de 0RSI JI(Q , I(QA(Q .Luego la corriente 0RSI cae dentro de la >ona de o!eraci$n &a "ue su fase es de 0DD.1BQ= *I(Q & menor "ue I(Q.

* )el de la fase s4

VV

AIII

SR

7SS7

1802.48

0.180775.36

=

==

;ara la o!eraci$n debe cum!lirse "ue *I(QA1@(Q , I(Q J ngulo de 0S7I J 2(Q , I(QA1@(Q

. Luego la corriente 0S7I cae dentro de la >ona de o!eraci$n &a "ue su fase es de 1@(Q &coincide con el ngulo de mximo tor"ue !uesto coincide con el ngulo de !olari>aci$n deVSR

* )el de la fase

.0

15.4463.25

==

7S

7R

V

AI

6o %a& res!uesta !ues &T'./ 0.omando en consideraci$n lo ex!resado en la nota de

aclaraci$n del !unto anterior luego sera

90=

7S7S VV & la >ona de o!eraci$n estaradelimitada entre (Q & 1@(Q & !or lo tanto el rel de la fase actuara en este caso.

Solucion Ejercicios Propuestos-M2

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