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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ESPECIALIDAD MECANICA ELECTRICA SOLUCIONARIO PRÁCTICA CALIFICADA 2009-I ALUMNO : HOMERO SIMPSON PROFESOR : MUÑOZ CARLOS CURSO : SISTEMAS DE PROTECCION ELECTRICA 2009-I

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ESPECIALIDAD MECANICA ELECTRICA

SOLUCIONARIO PRÁCTICA CALIFICADA 2009-I

ALUMNO : HOMERO SIMPSON PROFESOR : MUÑOZ CARLOS CURSO : SISTEMAS DE PROTECCION ELECTRICA

2009-I

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 2

SOLUCIONARIO PRÁCTICA CALIFICADA 2009-I (ML-633)

BARRA-1 BARRA-2 BARRA-3 BARRA-4

BARRA-5

"A"

"B"

"B"

"C" "D"

10 MVA

10 MVA"60 KV"

Scc3 = 1247 MVA

20 MVA

60 / 22.9 KVX =10%

T

3 MVA

22.9 / 0.23KVX =6%

T

T-2T-1

Icc3 = 9 KA

L1 = j 3.8 ohm

L2 = j 3.8 ohm

j 2.9 ohm

En el esquema mostrado las líneas de transmisión “L1” y “L2” en algunas oportunidades

operan en paralelo y en otras en forma alternada. Determinar:

1. Para la protección “C”

1.1) Relación de transformación de TC

1.2) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección

1.3) Curva de tiempo en el Dial (palanca)

1.4) Ajuste de múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección

2. Para la protección “B”

2.1) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección

2.2) Curva de tiempo en el Dial (palanca)

2.3) Ajuste de múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección

3. Para la protección “A”

3.1) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección

3.2) Curva de tiempo en el Dial (palanca)

4. Para la protección “D” del transformador de 3MVA

4.1) Corriente de cortocircuito en la BARRA-5

4.2) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección

4.3) Curva de tiempo en el Dial (palanca)

4.4) Ajuste del múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección

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Solución

La potencia de corto circuito trifásica ( 3CCS ) junto con el voltaje de línea ()( LLV ) nos

permitirán calcular la corriente de cortocircuito en la Barra-1 ( 1BarraCCI )

LL

CC

BarraCCV

SI

3

3

13

AI BarraCC 26.11999603

101247 3

13

Con la 1BarraCCI calculada podemos hallar el valor de la impedancia equivalente del

circuito que alimenta a la Barra-1 simulando el cortocircuito en dicha barra y trabajando

con el circuito monofásico equivalente, tal como se muestra en la siguiente figura:

60

v3KV

Zg

Icc3 Barra-1

Por lo tanto: 13

BarraCC

NL

gI

VZ

887.2

26.119993

1060 3

jZ g

Del mismo modo calculamos la impedancia de la línea de transmisión entre las Barras 1 y

2 ( LíneaZ )

60

v3KV

j 2.887

Icc3 Barra-2

BARRA-1

Z linea = 9000 A

Entonces:

g

BarraCC

NL

Línea ZI

VZ

23

962.0887.2

90003

1060 3

jZ Línea

Siguiendo el mismo procedimiento se pueden calcular 3BarraCCI y 4BarraCCI

Para este caso tenemos dos posibilidades, una cuando las líneas operan en paralelo y otra

cuando solamente opera una línea.

Líneas en paralelo

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 5

60

v3KV

j 2.887

Icc3 Barra-3

BARRA-1

j 0.962 j 3.8

BARRA-2

2

j 5.749

(paralelo)

Por lo tanto:

AIparalelo

BarraCC 57.6025749.53

1060 3

)(

33

60

v3KV

j 5.749

Icc3 Barra-4

BARRA-3

j 2.9

j 8.649

(paralelo)

Entonces:

AIparalelo

BarraCC 205.4005649.83

1060 3

)(

4

Solamente una línea:

60

v3KV

j 2.887

Icc3 Barra-3

BARRA-1

j 0.962 j 3.8

BARRA-2

j 7.649

(1 línea)

Entonces:

AIlínea

BarraCC 83.4528649.73

1060 3

)1(

3

60

v3KV

j 7.649

Icc3 Barra-4

BARRA-3

j 2.9

j 10.549

(1 línea)

Entonces:

AIlínea

BarraCC 82.3283549.103

1060 3

)1(

4

1) Protección “C” Para calcular la corriente de carga que pasa por el relevador “C” ( CacI arg ), se supondrá

que el transformador T-1 está operando a plena carga, lo cual es el caso más crítico que

se puede esperar para este relevador.

AV

SII

imarioT

TprimarioTCac 45.192

603

1020

3

3

)(Pr1

1)(1arg

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1.1) Determinación de la relación de transformación del transformador de corriente

( CTCRT )

Para la selección de la relación de transformación del TC del los relevadores debemos

tener en cuenta 2 criterios. El primero tiene en consideración la corriente de carga que

debe transportar y el segundo toma en cuenta la corriente de cortocircuito dividida

entre un determinado factor de sobrecorriente (F.S.) que según las recomendaciones

de A.S.A. (ex American Standards Association) se considerará igual a 20.

Utilizando estos 2 criterios obtendremos 2 posibles relaciones de transformación de

las cuales se elegirá la más crítica, es decir el mayor valor.

Según acI arg :

AI Cac 45.192arg

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/200CTCRT

Según CCI :

Como el relevador “C” está instalado muy cerca de la Barra-3, se considera que la

corriente de cortocircuito en este relevador es igual a la corriente de corto circuito

de la Barra-3 (se considera el caso paralelo porque presenta un mayor valor)

dividida entre F.S.

ASF

II

paraleloBarraCC

CCC 28.30120

57.6025

..

)(3

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/400CTCRT

De estos 2 valores elegimos el más crítico, por lo tanto:

5/400CTCRT (Respuesta pregunta 1.1)

1.2) Determinación del ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección La función 51 es la de protección de tiempo inverso. Para establecer esta protección

debemos ajustar 2 parámetros: La corriente (TAP) y la curva de tiempo en el dial

(palanca).

El TAP que representa aproximadamente la corriente de carga en el secundario del

TC se calcula con la siguiente relación:

ART

ITAP

CTC

CaC

C 608.35/400

45.1925.15.1 arg

De los valores normalizados en la gráfica del relevador de sobrecorriente obtenemos:

ATAPC 4 (Respuesta pregunta 1.2)

1.3) Curva de tiempo en el dial (palanca)

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La curva de tiempo en el dial se determina con el múltiplo del TAP (M) y un tiempo

definido según sean los requerimientos.

En este caso estos requerimientos estarán dados por el ajuste del relevador más

próximo aguas abajo (relevador “D” – Ver pregunta 4):

5/200DTCRT

ATAPD 3

1DPalanca

La coordinación entre los relevadores “D” y “C” se determinará en la Barra-5.

Primeramente se calcula el tiempo que se demora para actuar la función “51” del

relevador “D” cuando se presenta una falla en la Barra-5 ( 5/ BarraDt ), esta corriente de

falla se verá reflejada en el primario del Transformador 1 (T-1) y será percibida por el

relevador “C” ( 5/ BarraCI ), el cual deberá actuar en un tiempo ( 5/ BarraCt ) no menor

que el tiempo de operación de la función “51” del relevador “D” en la Barra-5

( 5/ BarraDt ) más un margen de seguridad de 0.3s para garantizar la selectividad.

Cálculo de 5/ BarraDt :

AI BarraCC 85.34055 (Pregunta 4.1)

Hallamos el múltiplo del TAP para el relevador “D” cuando hay una falla

en la Barra-5 ( 5/ BarraDM )

38.283

5/200

85.34055

5/

D

DTC

BarraCC

BarraDTAP

RT

I

M

Como la palanca de relevador “D” ya ha sido calculada, podemos recurrir

a las curvas para hallar 5/ BarraDt

1

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

28.38

0.045s

Entonces:

3.0045.03.05/5/ stt BarraDBarraC

st BarraC 345.05/

Este criterio se puede apreciar mejor en la siguiente figura:

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BARRA-3 BARRA-4

"C" "D"

20 MVA

60 / 22.9 KV

T-2T-1j 2.9 ohm

BARRA-5

Tiempo (s)

Línea

t D/Barra-5=0.045

0.3

t C/Barra-5=0.345

Función "51"(Tiempo Inverso)

Función "50"(Instantáneo)

Cálculo del múltiplo del TAP del relevador “C” cuando hay una falla en la

Barra-5 ( 5/ BarraCM )

AII imarioTCCBarraC 9.1299)(Pr15/ (Ver pregunta 4.1)

062.44

5/400

9.12995/

5/

C

CR

BarraC

BarraCTAP

RT

I

M

Con los valores de 5/ BarraCt y 5/ BarraCM podemos seleccionar la palanca del

relevador “C”:

1/2

1

2

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

4.06

0.345s

Entonces la posición en el dial será 1CPalanca (Respuesta pregunta 1.3)

1.4) Ajuste de múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección Para determinar M de la función “50” consideraremos que esta función protegerá a la

línea de transmisión comprendida entre las barras 3 y 4 hasta el 85% de su longitud

total que es equivalente a la impedancia de línea. Por lo tanto para hallar la corriente

de disparo de la protección instantánea “50” determinaremos la corriente de

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 9

cortocircuito en el punto antes mencionado, lo cual se puede apreciar mejor en la

siguiente figura:

60

v3KV

j 5.749

I"50"-C

BARRA-3

0.85x(j 2.9)

j 8.214

Por lo tanto:

AI C 31.4217214.83

1060 3

"50"

Entonces:

18.134

5/400

31.4217"50"

50

C

CTC

C

CTAP

RT

I

M

(Respuesta pregunta 1.4)

2) Para la protección “B” Para la protección “B” hay que tener en consideración que se presentan 2 casos, el

primero cuando operan las dos líneas en paralelo y el segundo cuando opera solamente

una línea. Se analizarán ambos casos por separado:

1er Caso (Ambas líneas en paralelo)

2.1) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección Siguiendo el procedimiento de la pregunta anterior tenemos:

Seleccionando BTCRT

Según acI arg :

AI

ICac

Bac 225.962

45.192

2

arg

arg

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/100BTCRT

Según CCI :

ASF

II

BarraCC

BCC 45020

9000

..

2

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/600BTCRT

De estos 2 valores elegimos el más crítico, por lo tanto:

5/600)( paraleloBTCRT

Seleccionando el TAP del relevador “B”

ART

ITAP

BTC

BaC

B 203.15/600

225.965.15.1 arg

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ATAP paraleloB 5.1)( (Respuesta pregunta 2.1)

2.2) Curva de tiempo en el dial (palanca) Para seleccionar la posición de la palanca debemos tener en consideración el ajuste

del relevador “C”, es decir:

5/400CTCRT

ATAPC 4

1CPalanca

Siguiendo el método de la pregunta anterior tenemos:

Cálculo de 3/ BarraBt :

AI paraleloBarraCC 57.6025)(3

Hallamos el múltiplo del TAP para el relevador “C” cuando hay una falla

en la Barra-3 ( )(3/ paraleloBarraCM )

83.184

5/400

57.6025)(3

)(3/

C

CTC

paraleloBarraCC

paraleloBarraCTAP

RT

I

M

Como la palanca de relevador “C” ya ha sido calculada (Palanca 1),

podemos recurrir a las curvas para hallar 3/ BarraCt

1

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

18.83

0.055s

Entonces:

3.0055.03.03/3/ stt BarraCBarraB

st BarraB 355.03/

Cálculo del múltiplo del TAP del relevador “B” cuando hay una falla en la

Barra-3 ( )paralelo(Barra/BM 3 )

741651

5600

2576025

51

5600

233

3 ..

/

/.

.

/

/I

TAP

RT

I

M

)paralelo(BarraCC

)paralelo(B

)paralelo(BR

)paralelo(Barra/B

)paralelo(Barra/B

Con los valores de 3/ BarraBt y )paralelo(Barra/BM 3 podemos seleccionar la palanca del

relevador “C”:

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 11

7

8

9

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

16.74

0.355s

Entonces la posición en el dial será 8)paralelo(BPalanca (Respuesta pregunta 2.2)

2.3) Ajuste de múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección Para el ajuste de la función “50” en el caso de las líneas en paralelo se considerará

que esta función trabajará hasta el 85% de una de las líneas, según la corriente de

falla que se obtenga se hallará el múltiplo del TAP ()paralelo(BM 50)

60

v3KV

j 3.849

BARRA-2

0.85x(j 3.8) 0.15x(j 3.8)

I"50"(paralelo)

BARRA-3

j 3.8

j 3.23 j 0.57

I"50"-B(paralelo)

60

v3KV

j 3.849

I"50"

BARRA-2

j 1.857

j 5.706

(Paralelo)

Por lo tanto:

A..

I )paralelo("" 98607070653

1060 3

50

Por divisor de corriente:

374233

3745050

..

.II )paralelo("")paralelo(B""

81349050 .I )paralelo(B""

Entonces:

391951

5600

81349050

50 ..

/

.

TAP

RT

I

M)paralelo(B

)paralelo(BTC

)paralelo(B""

)paralelo(B

(Respuesta pregunta 2.3)

2do Caso (Solamente una línea)

2.1) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección Siguiendo el procedimiento de la pregunta anterior tenemos:

Seleccionando )línea(BTCRT 1

Según acI arg :

AII CacBac 45.192argarg

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Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/200BTCRT

Según CCI :

ASF

II

BarraCC

BCC 45020

9000

..

2

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/600BTCRT

De estos 2 valores elegimos el más crítico, por lo tanto:

56001 /RT )línea(BTC

Seleccionando el TAP del relevador “B”

A./

..

RT

I.TAP

BTC

BaargC

)línea(B 40625600

4519251511

A.TAP )línea(B 521 (Respuesta pregunta 2.1)

2.2) Curva de tiempo en el dial (palanca) Siguiendo el método de la pregunta anterior tenemos:

Cálculo de 3/ BarraBt :

A.I )línea(BarraCC 83452813

15144

5400

83452813

13 ./

.

TAP

RT

I

MC

CTC

)línea(BarraCC

)línea(Barra/C

Como la palanca de relevador “C” ya ha sido calculada (Palanca 1),

podemos recurrir a las curvas para hallar 3/ BarraCt y luego 3/ BarraBt :

s...s.tt Barra/CBarra/B 36903006903033

Cálculo del múltiplo del TAP del relevador “B” cuando hay una falla en la

Barra-3 ( )línea(Barra/BM 13)

0961552

5600

834528

52

5600

13

1

1

13

13 ..

/

.

.

/

I

TAP

RT

I

M

)línea(BarraCC

)línea(B

)línea(BR

)línea(Barra/B

)línea(Barra/B

Con los valores de 3/ BarraBt y )línea(Barra/BM 13 podemos seleccionar la palanca del

relevador “C”:

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 13

7

8

9

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

15.096

0.369s

Entonces la posición en el dial será 81 )línea(BPalanca (Respuesta pregunta 2.2)

2.3) Ajuste de múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección

Para el ajuste de la función “50” en el caso de las líneas en paralelo se considerará

que esta función trabajará hasta el 85% de una de las líneas, según la corriente de

falla que se obtenga se hallará el múltiplo del TAP ( )línea(BM 150 )

60

v3KV

j 3.849

I"50"-B

BARRA-2

0.85x(j 3.8)

j 7.079

(1 línea)

Por lo tanto:

A..

I )línea(B"" 49489307973

1060 3

150

Entonces:

311652

5600

494893

1

1

150

150 ..

/

.

TAP

RT

I

M)línea(B

)línea(BTC

)línea(B""

)línea(B

(Respuesta pregunta 2.3)

Después de haber comparado ambos casos podemos llegar a la conclusión de que si

calculamos el múltiplo del BTAP cuando se produce una falla en la Barra-2 ( 2Barra/BM )

resulta demasiado alto para el primer caso, sin embargo para el segundo caso se obtiene

un valor razonable de 30, además la coordinación de tiempos para ambos casos es la

misma, por lo tanto ajustaremos el relevador “B” considerando que solamente opera

una línea (2do caso).

Características del ajuste del relevador “B”

5/600BTCRT

ATAPB 5.2

8BPalanca

311650 .M B

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 14

3) Para la protección “A”

3.1) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección

Seleccionando ATCRT

Según acI arg : Aquí se considerarán las dos cargas adicionales de 10 MVA. Por lo

tanto tenemos:

AII CacAac 9.38445.19245.192

603

101010 3

argarg

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/400ATCRT

Según CCI :

ASF

II

BarraCC

ACC 96.59920

26.11999

..

1

Entonces se elige la relación de transformación normalizada (ANSI)

5/600ATCRT

De estos 2 valores elegimos el más crítico, por lo tanto:

5/600ATCRT

Calculando el ajuste de corriente TAP

ART

ITAP

ATC

AaC811.4

5/600

9.3845.15.1 arg

ATAPA 5 (Respuesta pregunta 3.1)

3.2) Curva de tiempo en el Dial (palanca) Siguiendo el método de la pregunta anterior tenemos:

Cálculo de 2/ BarraAt :

AI BarraCC 90002

305.2

5/600

90002

2/

B

BTC

BarraCC

BarraBTAP

RT

I

M

Como la palanca de relevador “B” ya ha sido calculada (Palanca 8),

podemos recurrir a las curvas para hallar 2/ BarraBt y luego 2/ BarraAt :

s...s.tt Barra/BBarra/A 560302603022

Cálculo del múltiplo del TAP del relevador “A” cuando hay una falla en la

Barra-2 ( 2/ BarraAM )

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 15

155

5/600

9000

5

5/600

22/

2/

BarraCC

A

AR

BarraA

BarraA

I

TAP

RT

I

M

Con los valores de 2/ BarraAt y 2/ BarraAM podemos seleccionar la palanca del

relevador “C”:

Entonces la posición en el dial será 11APalanca (Respuesta pregunta 3.2)

4) Para la protección “D” del transformador de 3MVA

4.1) Corriente de cortocircuito en la Barra-5 Para calcular esta corriente de cortocircuito debemos hallar la corriente de

cortocircuito en el primario de Transformador-1 y luego reflejar esta corriente al

secundario.

Con los datos de placa de T-1 podemos calcular la impedancia del transformador en

el primario ( )(Pr1 imarioTZ ) por medio de la siguiente relación:

181.020

60 2

).(

)(Pr2

)(Pr1 jXS

VZ upT

N

imarioN

imarioT

En el cálculo de esta corriente se presentan dos casos, uno cuando las líneas “L1” y

“L2” operan simultáneamente y otro cuando solamente opera una línea.

En la siguiente figura se muestra el circuito monofásico equivalente con un

cortocircuito en el transformador 1 para el caso paralelo:

60

v3KV

j 8.649

Icc T-1(Primario)

BARRA-4

j 18

j 26.649

(Paralelo)

Por lo tanto: A..

I)Paralelo(

)imario(PrTCC 91299649263

1060 3

1

Luego: 1115 T

)paralelo(

)imario(PrTCC

)paralelo(

)Secundario(TCC)paralelo(BarraCC RTIII

Donde:

1TRT : Relación de Transformación de T-1

Entonces:

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 16

A..

.I )paralelo(BarraCC 853405922

60912995 (Respuesta pregunta 4.1)

Ahora analizaremos el circuito monofásico equivalente con un cortocircuito en T-1

considerando que solamente opera una línea.

60

v3KV

j 10.549

Icc T-1(Primario)

BARRA-4

j 18

j 28.549

(1 línea)

A..

I)línea(

)imario(PrTCC 391213549283

1060 3

1

1

A..

.I )línea(BarraCC 193179922

6039121315 (Respuesta pregunta 4.1)

Obs: En las preguntas que siguen no se considerará )línea(BarraCCI 15 ya que la corriente

de cortocircuito en la Barra-5 es más crítica cuando ambas líneas operan en paralelo.

Además si se considera dicha corriente a pesar de ser diferente (menor) no altera en

nada a los resultados de las preguntas que vienen a continuación.

4.2) Ajuste de corriente (TAP) de la función “51” de la protección Primeramente se debe determinar la corriente que pasa por “D”, para lo cual se

supondrá que el transformador T-2 está trabajando a plena carga, entonces se cumple

la siguiente relación:

AV

SII

imarioT

TprimarioTDaC 635.75

9.223

103

3

3

)(Pr2

2)(2arg

Se procede a hallar la DTCRT :

Según carga: 100/5

Según CCI : ASF

I BarraCC29.170

20

85.3405

..

5

5/200DTCRT

Aplicamos la relación:

ART

ITAP

DTC

DaC

D 836.25/200

635.755.15.1 arg

ATAPD 3 (Respuesta pregunta 4.2)

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 17

4.3) Curva de tiempo en el dial (palanca) Como el relevador “D” está protegiendo a un transformador hay que tener en cuenta

las corrientes de inserción y de destrucción del mismo y no la corriente de

cortocircuito de la Barra-5. La corriente de inserción ( insI ) es aquella corriente

instantánea (corriente de arranque) que aparece 0.1s después de la puesta en servicio

del transformador; mientras que la corriente de destrucción ( desI ) es aquella corriente

en la cual el transformador sufre daños y se considera que los efectos se manifiestan a

los 2s.

Por lo tanto habrán 2 múltiplos de TAP insM (t=0.1s) y desM (t=2s) los cuales con los

tiempos indicados determinarán 2 curvas que indican los valores mínimo y máximo.

Para la selección de la curva de tiempo en el dial se elige la curva superior más

próxima a la que pase por insM (t=0.1s), de tal modo que los arranques no accionen la

protección y que la protección actúe antes de que se produzcan daños en el

transformador.

Para el cálculo de insI y desI tenemos las siguientes relaciones:

AII Dacins 62.907635.751212 arg

AII Dacdes 7.1512635.752020 arg

Los valores de insM y desM se hallan de la siguiente manera:

563.73

5/200

62.907

D

DTC

ins

insTAP

RT

I

M (t=0.1s)

606.123

5/200

7.1512

D

DTC

des

desTAP

RT

I

M (t=2s)

1/2

1

2

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

7.56 12.61

0.1s

2s

Por lo tanto ajustamos el dial a la

posición

1DPalanca (Respuesta pregunta 4.3)

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 18

4.4) Ajuste del múltiplo del TAP (M) de la función “50” de la protección

Para determinar el M del relevador “D” en su función “50” podemos elegir

arbitrariamente un múltiplo siempre y cuando este valor esté comprendido entre los

límites insM y desM , tal como se muestra en la siguiente gráfica:

1/2

1

2

PALANCA

MULTIPLO DEL TAP (M)

TIEMPO (s)

7.56 12.61

0.1s

2s

9

Arbitrariamente seleccionamos un

950 DM (Respuesta pregunta 4.4)

En resumen, se muestran las características de ajuste elegidas para todos los

relevadores

Relevador “D”

5/200DTCRT

ATAPD 3

1DPalanca

950 DM

Relevador “C”

5/400CTCRT

ATAPC 4

1CPalanca

181350 .M C

Relevador “B”

5/600BTCRT

ATAPB 5.2

8BPalanca

311650 .M B

Relevador “A”

5/600ATCRT

ATAPA 5

11APalanca

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 19

VERIFICACIÓN DE LA SELECTIVIDAD EN LA OPERACIÓN DE LOS RELEVADORES

Relevador “C” En el cálculo de la protección “C” se consideró que ambas líneas operaban en paralelo.

Ahora verificaremos si se conserva la selectividad en el caso que solamente opere una

línea.

A.I )línea(BarraCC 19317915

49263

5200

19317915

15 ./

.

TAP

RT

I

MD

DTC

)línea(BarraCC

)línea(Barra/D

Como se ha elegido 1DPalanca

Entonces: s.t )línea(Barra/D 046015

Hallaremos el tiempo de operación del relevador “C” para la misma falla ( )línea(Barra/Ct 15 )

7934

5400

39121311

15 ./

.

TAP

RT

I

MC

CTC

)línea)(primario(TCC

)línea(Barra/C

Como se ha elegido 1CPalanca

Entonces: s.t )línea(Barra/C 4015

Lo que se debe verificar es que en toda condición de operación se cumpla la siguiente

condición:

s.tt Barra/DBarra/C 3055

Entonces

s...tt )línea(Barra/D)línea(Barra/C 35400460401515 (OK)

En el relevador “C” se eligió 181350 .M C para la operación en paralelo, ahora veremos

si este ajuste no produce algún traslape con la protección “D” en el caso en que solamente

opera una línea

4

54001813

150150

50/

I

.TAP

RT

I

M

)línea(C

C

CTC

)línea(C

C

A.I )línea(C 64217150

El valor CM 50 fue calculado de tal manera que la protección instantánea actuara hasta el

85% de la línea en el caso paralelo, ahora debemos verificar lo que sucede en el caso en

que solamente opere una línea. Para esto planteamos el siguiente circuito:

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Sistemas de Protección Eléctrica Solucionario de la P.C. 2009-I

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 20

60

v3KV

j 7.649

I50-C

BARRA-3

X (j 2.9) (1 línea)

= 4217.6 A

642173

1060649792

3

..).(X

Entonces: 1950.X (OK)

La función “50” del relevador “C”

protege hasta el 19.5% de la línea en

caso de que opere solamente una línea y

no invade la zona de protección del otro

relevador.

Por lo tanto, el relevador “C” está bien seleccionado

Relevador “B” Como se ajustó al relevador “B” cuando opera solamente una línea, se hará la

verificación de la selectividad para el caso de las líneas en paralelo.

83184

5400

5760253

3 ./

.

TAP

RT

I

MC

CTC

)paralelo(BarraCC

)Paralelo(Barra/C

Como 1CPalanca

Entonces: s.t )paralelo(Barra/C 05503

041052

5600

257602523

3 ..

/

/.

TAP

RT

/I

MB

BTC

)paralelo(BarraCC

)Paralelo(Barra/B

Como 8BPalanca

Entonces: s.t )paralelo(Barra/B 6403

Se debe verificar que: 3033 .tt Barra/CBarra/B

Entonces

s...tt )paralelo(Barra/C)paralelo(Barra/B 5850055064055 (OK)

Se eligió 311650 .M B cuando solamente opera una línea, entonces verificaremos si este

ajuste conserva la selectividad en el caso paralelo:

52

56003116

5050

50.

/

I

.TAP

RT

I

M

)paralelo(B

B

BTC

)paralelo(B

B

AI )paralelo(B 489350

Para esta verificación disponemos del siguiente circuito:

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA 21

60

v3KV

j 3.849

BARRA-2

X (j 3.8) (1-X)(j 3.8)

I"50"(paralelo)

BARRA-3

j 3.8

I"50"-B(paralelo)

)X..)(X(..

)X..)(X(.R )NBarra(eq 836750

67

8367832

60

v3KV

j 3.849

BARRA-2

j 0.5(X)(7.6-3.8X)

j (3.849+3.8(X)-1.9(X ))2

(7.6)I"50"-B(paralelo)

7.6 - 3.8X

X..

.

X..

I.

X.X..

)paralelo(B

8367

489367

8367

67

918384933

1060 50

2

3

50660.X (OK)

La función “50” del relevador “B” protege hasta el 50.66% de la línea cuando se produce

el caso paralelo, lo que permite garantizar la selectividad.

Por lo tanto, el relevador “B” está bien seleccionado

Relevador “A La selección y ajuste de la protección “A” no depende del número de líneas en operación,

solamente depende de las características de ajuste de la protección “B”

Por lo tanto, el relevador “A” está bien seleccionado