Guia Diseño Protecciones

GUIA DE DISEO DE SISTEMAS

DE PROTECCIN

Versin al 30/9/03

TRANSENER S.A. Gerencia Tcnica Dpto.Ingeniera/Protecciones Av. Paseo Coln 728 - 3 Piso Ao 2003

GUIA DE DISEO DE SISTEMAS DE PROTECCIN VERSION 2003 INDICE GENERAL

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TABLA DE CONTENIDO CAP.1 INTRODUCCIN........................................................................................................................ 13

CAP.2 TERMINOLOGA Y ABREVIATURAS. ..................................................................................... 16

CAP.3 EQUIPAMIENTO DE SISTEMAS DE PROTECCIN. .............................................................. 24

CAP.4 ESTUDIO DE COORDINACIN DE PROTECCIONES (ECP). ................................................ 49

CAP.5 PROTECCIN DE LNEAS DE TRANSMISIN. ...................................................................... 59

CAP.6 PROTECCIN DE INTERRUPTORES.................................................................................... 114

CAP.7 PROTECCIN DE TRANSFORMADORES Y AUTOTRANSFORMADORES....................... 123

CAP.8 PROTECCIN DE REACTORES DE COMPENSACIN....................................................... 144

CAP.9 PROTECCIN DE BARRAS. .................................................................................................. 147

CAP.10 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SERIE...................................................... 152

CAP.11 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SHUNT. ................................................... 158

CAP.12 PROTECCIN DE COMPENSADORES SINCRNICOS. ..................................................... 161

CAP.13 PROTECCIN DE ACOMETIDA A GENERADORES............................................................ 163


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INDICE GENERAL CAP.1 INTRODUCCIN........................................................................................................................ 13

1.1 Objeto. ....................................................................................................................................... 13 1.2 Aplicacin.................................................................................................................................. 13 1.3 Actualizaciones y consultas.................................................................................................... 14 1.4 Descripcin del sistema de transmisin de TRANSENER................................................... 14

CAP.2 TERMINOLOGA Y ABREVIATURAS. ..................................................................................... 16 2.1 Terminologa. ............................................................................................................................ 16

2.1.1 Defecto. .............................................................................................................................. 16 2.1.2 Avera. ................................................................................................................................ 16 2.1.3 Falla. ................................................................................................................................... 16 2.1.4 Falla shunt. ......................................................................................................................... 16 2.1.5 Falla serie. .......................................................................................................................... 16 2.1.6 Perturbacin. ...................................................................................................................... 16 2.1.7 Contingencia....................................................................................................................... 17 2.1.8 Equipo de proteccin.......................................................................................................... 17 2.1.9 Proteccin........................................................................................................................... 17 2.1.10 Sistema de protecciones. ................................................................................................... 17 2.1.11 Esquema redundante. ........................................................................................................ 18 2.1.12 Proteccin principal. ........................................................................................................... 18 2.1.13 Proteccin de respaldo....................................................................................................... 19 2.1.14 Protecciones "Sistema 1" y "Sistema 2"............................................................................. 19 2.1.15 Confiabilidad (Reliability). ................................................................................................... 19 2.1.16 Dependibilidad (Dependability)........................................................................................... 19 2.1.17 Seguridad (Security). .......................................................................................................... 19 2.1.18 Disponibilidad (Availability)................................................................................................. 20 2.1.19 Selectividad. ....................................................................................................................... 20 2.1.20 Ajuste de protecciones. ...................................................................................................... 20 2.1.21 Coordinacin de protecciones. ........................................................................................... 20 2.1.22 Impedancias vistas........................................................................................................... 20 2.1.23 Caractersticas de operacin.............................................................................................. 20 2.1.24 Lgica complementaria. ..................................................................................................... 20 2.1.25 Tiempo de eliminacin de falla (TEF)................................................................................. 21 2.1.26 Relacin de impedancias del sistema de transmisin (SIR). ............................................. 22

2.2 Abreviaturas.............................................................................................................................. 23

CAP.3 EQUIPAMIENTO DE SISTEMAS DE PROTECCIN. .............................................................. 24 3.1 Condiciones mnimas para las ofertas y los oferentes. ....................................................... 24

3.1.1 Condiciones obligatorias para los oferentes. ..................................................................... 24


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3.1.1.1 Introduccin. ................................................................................................................... 24 3.1.1.2 Condiciones generales relacionadas con el hardware y con el firmware. ..................... 24 3.1.1.3 Condiciones particulares relacionadas con el hardware. ............................................... 26 3.1.1.4 Condiciones particulares relacionadas con el firmware. ................................................ 26

3.1.2 Condiciones post-venta a ser incluidas en las rdenes de compra. .................................. 26 3.2 Criterios generales para el diseo de los sistemas de proteccin. .................................... 27

3.2.1 Datos de partida. ................................................................................................................ 27 3.2.2 Criterios generales de confiabilidad y disponibilidad. ........................................................ 27 3.2.3 Caractersticas de los locales............................................................................................. 29 3.2.4 Condiciones ambientales. .................................................................................................. 29 3.2.5 Armarios de protecciones................................................................................................... 29 3.2.6 Cableado de equipos de proteccin................................................................................... 30 3.2.7 Borneras. ............................................................................................................................ 30

3.2.7.1 Bornes. ........................................................................................................................... 30 3.2.7.2 Bornera de circuito de corriente. .................................................................................... 31 3.2.7.3 Bornera de circuito de tensin........................................................................................ 31

3.2.8 Alimentaciones auxiliares. .................................................................................................. 31 3.2.8.1 Tensiones disponibles. ................................................................................................... 31 3.2.8.2 Tensin de proteccin (PP/NP). ..................................................................................... 32 3.2.8.3 Tensin de comando (PC/NC). ...................................................................................... 32 3.2.8.4 Tensiones para teleproteccin. ...................................................................................... 32 3.2.8.5 Tensiones para sealizacin y alarma. .......................................................................... 33

3.2.9 Tensiones y corrientes de medicin................................................................................... 33 3.2.9.1 Valores tpicos. ............................................................................................................... 33

3.2.10 Convenciones a utilizar en el proyecto............................................................................... 33 3.3 Requerimientos generales para los transformadores de medicin.................................... 33

3.3.1 Transformadores de medicin de tensin. ......................................................................... 34 3.3.1.1 Aspectos generales. ....................................................................................................... 34 3.3.1.2 Criterios de diseo.......................................................................................................... 34 3.3.1.3 Transformadores capacitivos (CVT)............................................................................... 34

3.3.2 Transformadores de medicin de corriente (TI). ................................................................ 35 3.3.2.1 Aspectos generales. ....................................................................................................... 35 3.3.2.2 Criterios generales de diseo......................................................................................... 36

3.4 Caractersticas generales de los equipos de proteccin..................................................... 38 3.4.1 Ensayos de tipo. ................................................................................................................. 38 3.4.2 Errores de medicin. .......................................................................................................... 39 3.4.3 Expansiones y modificaciones. .......................................................................................... 39 3.4.4 Sistema de prueba. ............................................................................................................ 39 3.4.5 Llave de corte de la alimentacin. ...................................................................................... 40


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3.4.6 Entradas y salidas. ............................................................................................................. 40 3.4.7 Lgica programable............................................................................................................ 40 3.4.8 Sincronizacin horaria. ....................................................................................................... 40 3.4.9 Pantalla de comunicacin................................................................................................... 40 3.4.10 Sealizacin local. .............................................................................................................. 40 3.4.11 Grupos de ajuste. ............................................................................................................... 40 3.4.12 Contraseas. ...................................................................................................................... 40 3.4.13 Interrogacin remota. ......................................................................................................... 40 3.4.14 Puesta a tierra de los equipos de proteccin. .................................................................... 41 3.4.15 Requerimientos de los convertidores CC/CC de los equipos de proteccin. .................... 41 3.4.16 Circuitos de tensin y corriente. ......................................................................................... 41

3.5 Criterios de diseo de la lgica complementaria.................................................................. 44 3.5.1 Componentes. .................................................................................................................... 44 3.5.2 Aviso de fallas..................................................................................................................... 44 3.5.3 Informaciones. .................................................................................................................... 44 3.5.4 Aislamiento de las seales de entrada............................................................................... 44 3.5.5 Aislamiento de las seales de salida.................................................................................. 44 3.5.6 Funcin disparo. ................................................................................................................. 45 3.5.7 Unidades de disparo........................................................................................................... 45 3.5.8 Supervisin de los circuitos de disparo. ............................................................................. 46 3.5.9 Bloqueo al cierre de los interruptores y enclavamiento del disparo................................... 47 3.5.10 Orden de recierre. .............................................................................................................. 47 3.5.11 Alarmas locales. ................................................................................................................. 47 3.5.12 Alarmas remotas................................................................................................................. 47

CAP.4 ESTUDIO DE COORDINACIN DE PROTECCIONES (ECP). ................................................ 49 4.1 Datos de partida. ...................................................................................................................... 49 4.2 Clculo de parmetros de lneas de transmisin.................................................................. 49 4.3 Estudios del sistema de potencia........................................................................................... 50

4.3.1 Software.............................................................................................................................. 50 4.3.2 Estudio de flujo de carga. ................................................................................................... 50 4.3.3 Estudio de estabilidad. ....................................................................................................... 50 4.3.4 Estudio del recierre............................................................................................................. 51 4.3.5 Estudio de oscilaciones de potencia. ................................................................................. 51 4.3.6 Estudio de evolucin temporal de magnitudes elctricas. ................................................. 51 4.3.7 Estudio de transitorios. ....................................................................................................... 51 4.3.8 Estudio de cortocircuito. ..................................................................................................... 52

4.3.8.1 Metodologa. ................................................................................................................... 52 4.3.8.2 Presentacin de resultados. ........................................................................................... 55

4.3.8.2.1 Planillas resumen para cada tipo de falla. ............................................................... 56


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4.3.8.2.2 Diagramas de impedancias vistas (diagramas R-X). ............................................ 57 4.4 Pasos a seguir para la realizacin de un ECP (en el orden sealado). .............................. 58

CAP.5 PROTECCIN DE LNEAS DE TRANSMISIN. ...................................................................... 59 5.1 Tipos de fallas en lneas de transmisin. .............................................................................. 59 5.2 Criterios de equipamiento. ...................................................................................................... 60

5.2.1 Requerimientos generales de las protecciones de lnea. .................................................. 60 5.2.1.1 Integracin. ..................................................................................................................... 60 5.2.1.2 Tipo de proteccin a utilizar............................................................................................ 60 5.2.1.3 Tecnologa. ..................................................................................................................... 61 5.2.1.4 Autosupervisin continua. .............................................................................................. 61 5.2.1.5 Capacidad de programacin. ......................................................................................... 61 5.2.1.6 Discriminacin entre los estados de carga y de falla. .................................................... 61 5.2.1.7 Fuente dbil. ................................................................................................................... 61 5.2.1.8 Cierre sobre falla. ........................................................................................................... 61 5.2.1.9 Seleccin de la fase fallada............................................................................................ 62 5.2.1.10 Disparo entre el 0 y el 100% longitud de lnea........................................................... 62 5.2.1.11 Respaldo local y remoto de protecciones zonales. .................................................... 62 5.2.1.12 Protecciones direccionales de sobrecorriente de fase y a tierra................................ 62 5.2.1.13 Funcin sobrecorriente de secuencia inversa............................................................ 63 5.2.1.14 Funcin Stub. ........................................................................................................... 63 5.2.1.15 Funcin sobrecarga.................................................................................................... 63 5.2.1.16 Funcin sobretensin. ................................................................................................ 63 5.2.1.17 Funciones para lneas con compensacin serie. ....................................................... 63 5.2.1.18 Recierre. ..................................................................................................................... 64

5.2.1.18.1 Operacin del recierre............................................................................................ 64 5.2.1.18.2 Bloqueos del recierre. ............................................................................................ 64 5.2.1.18.3 Configuraciones del recierre. ................................................................................. 65

5.2.2 Requerimientos particulares de las protecciones distanciomtricas.................................. 66 5.2.2.1 Arranque. ........................................................................................................................ 66 5.2.2.2 Medicin. ........................................................................................................................ 66 5.2.2.3 Inmunidad ante sobrealcances....................................................................................... 66 5.2.2.4 Sensibilidad direccional ilimitada.................................................................................... 66 5.2.2.5 Seleccin de fase fallada................................................................................................ 67 5.2.2.6 Cantidad mnima de zonas de medicin. ....................................................................... 67 5.2.2.7 Tiempo de operacin...................................................................................................... 67 5.2.2.8 Bloqueo por falta tensin de medicin. .......................................................................... 67 5.2.2.9 Teleproteccin. ............................................................................................................... 68

5.2.2.9.1 Objeto....................................................................................................................... 68 5.2.2.9.2 Esquema de teleproteccin...................................................................................... 69


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5.2.2.9.3 Desajuste en los tiempos de recierre de ambos extremos de la lnea. ................... 70 5.2.2.9.4 Servicio de teleproteccin indisponible.................................................................... 70

5.2.2.10 Weak end infeed Fuente dbil. ........................................................................... 71 5.2.2.11 Oscilaciones de potencia............................................................................................ 72 5.2.2.12 Bloqueo por inversin de la corriente......................................................................... 73

5.2.3 Requerimientos particulares de las protecciones diferenciales de lnea. .......................... 73 5.2.4 Lgica complementaria a las protecciones de lnea. ......................................................... 74

5.2.4.1 Transferencia Disparo Directo (TDD). ............................................................................ 74 5.2.4.1.1 Objeto y funcionamiento. ......................................................................................... 74 5.2.4.1.2 Emisin TDD. ........................................................................................................... 75 5.2.4.1.3 Recepcin TDD........................................................................................................ 76 5.2.4.1.4 Configuraciones de la TDD...................................................................................... 76

5.2.4.2 Informaciones de equipos de playa................................................................................ 76 5.2.4.2.1 Protecciones para lneas de 500 kV y 220 kV. ........................................................ 76 5.2.4.2.2 Protecciones para lneas de 132 kV. ....................................................................... 77

5.2.4.3 Lgica de actuaciones y disparos. ................................................................................. 78 5.2.4.3.1 Protecciones para lneas de 500 kV y 220 kV. ........................................................ 78 5.2.4.3.2 Protecciones para lneas de 132 kV. ....................................................................... 78

5.2.5 Localizador de fallas........................................................................................................... 79 5.2.5.1 Localizadores basados en la medicin de la reactancia. ............................................... 79 5.2.5.2 Localizadores basados en el principio de las ondas viajeras. ....................................... 80

5.2.6 Registrador de Perturbaciones........................................................................................... 80 5.3 Requerimientos particulares para los transformadores de medicin. ............................... 81

5.3.1 Transformadores de medicin de tensin. ......................................................................... 81 5.3.2 Transformadores de medicin de corriente........................................................................ 82

5.4 Criterios de ajuste de protecciones de lnea. ........................................................................ 83 5.4.1 Ajuste de una proteccin distanciomtrica......................................................................... 83

5.4.1.1 Mtodo para el ajuste. .................................................................................................... 83 5.4.1.2 Escenarios a considerar. ................................................................................................ 83 5.4.1.3 Habilitaciones generales. ............................................................................................... 83 5.4.1.4 Fuente dbil (weak infeed). ............................................................................................ 84

5.4.1.4.1 Habilitacin de la funcin fuente dbil. .................................................................... 84 5.4.1.4.1.1 Lnea abierta en un extremo. ............................................................................ 84 5.4.1.4.1.2 Falta de habilitacin de las protecciones. ......................................................... 85 5.4.1.4.1.3 Falta de arranque.............................................................................................. 85

5.4.1.4.2 Ajuste de la funcin fuente dbil. ............................................................................. 86 5.4.1.4.2.1 Retardo de la funcin eco............................................................................... 86 5.4.1.4.2.2 Funcin mnima tensin. ................................................................................... 86 5.4.1.4.2.3 Bloqueo de la funcin fuente dbil para falla a espaldas de la proteccin....... 86


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5.4.1.5 Resistencia y reactancia aparente de falla..................................................................... 87 5.4.1.5.1 Flujo con sentido exportador saliente. .................................................................. 87 5.4.1.5.2 Flujo con sentido importador entrante. ................................................................. 88 5.4.1.5.3 Criterios generales. .................................................................................................. 88

5.4.1.6 Impedancia de carga. ..................................................................................................... 88 5.4.1.7 Ajuste del factor k0. ........................................................................................................ 89

5.4.1.7.1 Factor k0 en lneas simples. .................................................................................... 90 5.4.1.7.2 Factor k0 en lneas paralelas con acoplamiento mutuo. ......................................... 90

5.4.1.7.2.1 Consideraciones generales. ............................................................................. 90 5.4.1.7.2.2 Ambos circuitos en servicio............................................................................... 91 5.4.1.7.2.3 Circuito paralelo fuera de servicio y puesto a tierra en ambos extremos......... 92 5.4.1.7.2.4 Circuito paralelo fuera de servicio y no puesto a tierra en ambos extremos.... 92 5.4.1.7.2.5 Criterio de ajuste del factor k0 para lneas paralelas con acoplamiento. ......... 92

5.4.1.8 Impedancia de fuente (a espaldas de la proteccin)...................................................... 93 5.4.1.9 Resistencia de falla a tierra. ........................................................................................... 93 5.4.1.10 Mrgenes de seguridad.............................................................................................. 94 5.4.1.11 Ajustes zonales........................................................................................................... 95

5.4.1.11.1 Ajuste de la zona independiente de disparo instantneo (1ra. zona).................... 95 5.4.1.11.2 Ajuste de la zona de respaldo de lnea en sobrealcance (2da. zona)................... 96 5.4.1.11.3 Ajuste de las zonas de respaldo hacia delante. .................................................... 97 5.4.1.11.4 Ajuste de la zona en direccin inversa. ................................................................. 98 5.4.1.11.5 Ajuste del arranque. ............................................................................................... 98 5.4.1.11.6 Lmite para la excitacin de la zona de seleccin de fase fallada......................... 99 5.4.1.11.7 Temporizaciones.................................................................................................... 99 5.4.1.11.8 Criterio general de ajuste. .................................................................................... 101

5.4.1.12 Ajuste del esquema de teleproteccin. .................................................................... 102 5.4.1.12.1 Seleccin del esquema de teleproteccin. .......................................................... 102 5.4.1.12.2 Ajuste del esquema de teleproteccin. ................................................................ 102

5.4.1.13 Ajustes de la funcin oscilacin de potencia............................................................ 103 5.4.1.13.1 Criterios generales. .............................................................................................. 103 5.4.1.13.2 Ajuste del tiempo de trnsito................................................................................ 103

5.4.2 Ajuste de protecciones diferenciales de lnea. ................................................................. 104 5.4.2.1 Criterios generales de ajuste........................................................................................ 104

5.4.3 Ajuste del recierre............................................................................................................. 105 5.4.3.1 Seleccin del tipo de recierre. ...................................................................................... 105 5.4.3.2 Criterios de ajuste......................................................................................................... 105

5.4.3.2.1 Tiempo activo......................................................................................................... 105 5.4.3.2.2 Tiempo muerto pausa sin tensin....................................................................... 105 5.4.3.2.3 Tiempo de reposicin............................................................................................. 105


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5.4.3.2.4 Bloqueo de recierre posterior a una accin de comando de interruptor:............... 106 5.4.4 Ajustes de protecciones de sobrecorriente. ..................................................................... 106

5.4.4.1 Corriente mxima de carga. ......................................................................................... 106 5.4.4.2 Mrgenes de seguridad................................................................................................ 106 5.4.4.3 Utilizacin de protecciones de sobrecorriente de fase................................................. 106 5.4.4.4 Utilizacin de protecciones de sobrecorriente a tierra. ................................................ 106 5.4.4.5 Seleccin de las etapas................................................................................................ 108

5.4.4.5.1 Criterios de seleccin............................................................................................. 108 5.4.4.5.2 Etapa de disparo instantneo. ............................................................................... 108 5.4.4.5.3 Etapas para respaldo remoto................................................................................. 108

5.4.4.6 Coordinacin de protecciones de sobrecorriente......................................................... 109 5.4.4.6.1 Criterios generales para la coordinacin. .............................................................. 109 5.4.4.6.2 Coordinacin de protecciones a tiempo definido................................................... 110 5.4.4.6.3 Coordinacin de protecciones a tiempo inverso.................................................... 110

5.4.5 Ajuste de la funcin sobrecarga. ...................................................................................... 113 5.4.6 Ajuste de la funcin stub. ............................................................................................... 113 5.4.7 Ajuste de la funcin sobretensin..................................................................................... 113

CAP.6 PROTECCIN DE INTERRUPTORES.................................................................................... 114 6.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 114 6.2 Proteccin de falla interruptor (PFI). .................................................................................... 114

6.2.1 Objeto. .............................................................................................................................. 114 6.2.2 Criterios de equipamiento................................................................................................. 114

6.2.2.1 Integracin. ................................................................................................................... 114 6.2.2.2 Criterios de diseo........................................................................................................ 115 6.2.2.3 Criterios de aplicacin. ................................................................................................. 116

6.2.3 Criterios de ajuste............................................................................................................. 117 6.2.3.1 Ajuste del nivel de deteccin de corriente.................................................................... 117 6.2.3.2 Ajuste de los tiempos de disparo.................................................................................. 117

6.3 Proteccin de discrepancia de polos elctrica (PDP). ....................................................... 118 6.3.1 Objeto. .............................................................................................................................. 118 6.3.2 Criterios de equipamiento................................................................................................. 119

6.3.2.1 Integracin. ................................................................................................................... 119 6.3.2.2 Criterios de diseo........................................................................................................ 119

6.3.3 Criterios de ajuste............................................................................................................. 121 6.4 Proteccin de discrepancia mecnica de polos (PDMP). .................................................. 121

6.4.1 Objeto. .............................................................................................................................. 121 6.4.2 Criterio de diseo. ............................................................................................................ 121 6.4.3 Criterio de ajuste............................................................................................................... 122

6.5 Dispositivo antibombeo......................................................................................................... 122


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6.5.1 Objeto. .............................................................................................................................. 122 6.5.2 Funcionamiento. ............................................................................................................... 122

CAP.7 PROTECCIN DE TRANSFORMADORES Y AUTOTRANSFORMADORES....................... 123 7.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 123 7.2 Descripcin de las averas en un transformador. ............................................................... 123

7.2.1 Condiciones de funcionamiento anormales. .................................................................... 123 7.2.2 Perturbaciones externas................................................................................................... 124 7.2.3 Averas internas................................................................................................................ 124

7.3 Criterios de equipamiento. .................................................................................................... 126 7.3.1 Criterios generales. .......................................................................................................... 126 7.3.2 Actuaciones y alarmas. .................................................................................................... 127 7.3.3 Protecciones intrnsecas o propias................................................................................... 128

7.3.3.1 Proteccin Buchholz. .................................................................................................... 128 7.3.3.2 Proteccin de sobrepresin.......................................................................................... 128 7.3.3.3 Imagen trmica. ............................................................................................................ 129 7.3.3.4 Termmetro. ................................................................................................................. 129 7.3.3.5 Nivel de fluido refrigerante............................................................................................ 129

7.3.4 Protecciones elctricas de red. ..................................................................................... 130 7.3.4.1 Proteccin diferencial total. .......................................................................................... 130 7.3.4.2 Proteccin diferencial de tierra restringida. .................................................................. 131 7.3.4.3 Proteccin de cuba....................................................................................................... 132 7.3.4.4 Proteccin de la acometida al primario. ....................................................................... 132 7.3.4.5 Proteccin de la acometida al secundario.................................................................... 133 7.3.4.6 Proteccin de la acometida al bobinado terciario......................................................... 133 7.3.4.7 Proteccin de sobretensin. ......................................................................................... 134 7.3.4.8 Proteccin de frecuencia. ............................................................................................. 135 7.3.4.9 Proteccin contra sobreexcitacin (sobreflujo). ........................................................... 135

7.4 Requerimientos particulares para los transformadores de medicin. ............................. 136 7.4.1 Transformadores de medicin de corriente...................................................................... 136

7.5 Criterios de ajuste. ................................................................................................................. 137 7.5.1 Esquema ideal de proteccin y respaldos........................................................................ 137 7.5.2 Protecciones en acometidas al transformador (impedancia o sobrecorriente)................ 138

7.5.2.1 Proteccin de fallas en la acometida e internas del transformador. ............................ 138 7.5.2.2 Proteccin contra fallas en barras. ............................................................................... 139 7.5.2.3 Proteccin contra fallas en las lneas conectadas a las barras. .................................. 139

7.5.3 Proteccin de sobretensin. ............................................................................................. 140 7.5.4 Proteccin contra sobreexcitacin sobreflujo................................................................ 143

CAP.8 PROTECCIN DE REACTORES DE COMPENSACIN....................................................... 144 8.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 144


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8.2 Criterios de equipamiento. .................................................................................................... 144 8.2.1 Criterios generales. .......................................................................................................... 144 8.2.2 Proteccin de reactores de lneas. ................................................................................... 144

8.2.2.1 Reactores de fase......................................................................................................... 144 8.2.2.2 Reactores de neutro. .................................................................................................... 144

8.2.3 Proteccin de reactores de barras. .................................................................................. 145 8.2.4 Proteccin diferencial de reactor. ..................................................................................... 145 8.2.5 Proteccin de sobrecorriente de fase............................................................................... 145 8.2.6 Proteccin de cuba........................................................................................................... 145 8.2.7 Proteccin de sobrecorriente de neutro. .......................................................................... 146 8.2.8 Proteccin de falla interruptor........................................................................................... 146

8.3 Criterios de ajuste. ................................................................................................................. 146 8.3.1 Ajuste de protecciones diferenciales. ............................................................................... 146 8.3.2 Ajuste de protecciones de sobrecorriente de fase. .......................................................... 146 8.3.3 Ajuste de protecciones de cuba. ...................................................................................... 146 8.3.4 Ajuste de protecciones de sobrecorriente de neutro........................................................ 146

CAP.9 PROTECCIN DE BARRAS. .................................................................................................. 147 9.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 147 9.2 Criterios de equipamiento. .................................................................................................... 147

9.2.1 Datos necesarios para la definicin del esquema de proteccin. .................................... 147 9.2.2 Criterios generales. .......................................................................................................... 148 9.2.3 Tipo de proteccin de barras a emplear........................................................................... 148 9.2.4 Condiciones de funcionamiento. ...................................................................................... 149 9.2.5 Actuaciones y disparos..................................................................................................... 150

9.3 Criterios de ajuste. ................................................................................................................. 150 9.3.1 Consideraciones generales. ............................................................................................. 150 9.3.2 Proteccin diferencial estabilizada de baja impedancia................................................... 150 9.3.3 Proteccin de alta impedancia. ........................................................................................ 151

CAP.10 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SERIE...................................................... 152 10.1 Perturbaciones en un banco de capacitores....................................................................... 152 10.2 Criterios de equipamiento. .................................................................................................... 153

10.2.1 Composicin de un banco de capacitores. ...................................................................... 153 10.2.1.1 Proteccin de sobrecarga......................................................................................... 154 10.2.1.2 Proteccin de desbalance. ....................................................................................... 154 10.2.1.3 Proteccin de falla interruptor................................................................................... 155 10.2.1.4 Proteccin del chispero. ........................................................................................... 155 10.2.1.5 Proteccin de descarga a plataforma....................................................................... 155 10.2.1.6 Recierre. ................................................................................................................... 155 10.2.1.7 Protecciones de sobrecarga de varistores. .............................................................. 155


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10.2.1.8 Supervisin del circuito de disparo del chispero. ..................................................... 156 10.2.1.9 Proteccin ante oscilaciones subsincrnicas. .......................................................... 156 10.2.1.10 Supervisin de la corriente de lnea. ........................................................................ 157 10.2.1.11 Proteccin diferencial. .............................................................................................. 157 10.2.1.12 Proteccin contra fallas en los programas de proteccin. ....................................... 157

CAP.11 PROTECCIN DE BANCOS DE CAPACITORES SHUNT. ................................................... 158 11.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 158 11.2 Tipos de instalacin. .............................................................................................................. 158 11.3 Resonancia.............................................................................................................................. 159 11.4 Sobretensiones....................................................................................................................... 159 11.5 Fenmenos asociados........................................................................................................... 159 11.6 Criterios de equipamiento. .................................................................................................... 159

11.6.1 Proteccin ante sobrecarga.............................................................................................. 159 11.6.2 Proteccin ante cortocircuitos externos. .......................................................................... 159 11.6.3 Proteccin de sobretensin. ............................................................................................. 159 11.6.4 Proteccin de subtensin. ................................................................................................ 160 11.6.5 Proteccin contra desbalance. ......................................................................................... 160

CAP.12 PROTECCIN DE COMPENSADORES SINCRNICOS. ..................................................... 161 12.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 161 12.2 Requerimientos de protecciones e implementacin. ......................................................... 161

12.2.1 Proteccin diferencial del compensador sincrnico. ........................................................ 161 12.2.2 Respaldo por protecciones de sobrecorriente a la proteccin diferencial........................ 161 12.2.3 Otras protecciones de la mquina.................................................................................... 161

12.3 Actuaciones y disparos. ........................................................................................................ 162 12.4 Ajustes..................................................................................................................................... 162

CAP.13 PROTECCIN DE ACOMETIDA A GENERADORES............................................................ 163 13.1 Generalidades. ........................................................................................................................ 163 13.2 Protecciones que requerirn coordinacin con protecciones de la red. ......................... 163 13.3 Protecciones que no requerirn coordinacin con protecciones de la red..................... 165 13.4 Criterios de equipamiento. .................................................................................................... 166

13.4.1 Proteccin de la acometida. ............................................................................................. 166 13.4.1.1 Proteccin de lneas de acometida. ......................................................................... 166 13.4.1.2 Proteccin de acometidas directas........................................................................... 167

13.4.2 Protecciones de falla interruptor....................................................................................... 167 13.4.3 Proteccin de discrepancia de polos de interruptor. ........................................................ 167 13.4.4 Registro de perturbaciones e indicacin cronolgica....................................................... 167

GUIA DE DISEO DE SISTEMAS DE PROTECCIN VERSION 2003 CAP.1 - INTRODUCCIN

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CAP.1 INTRODUCCIN.

1.1 Objeto. La presente Gua de Diseo de Sistemas de Proteccin es el producto de la actualizacin peridica de las prcticas de ingeniera, construccin, operacin y mantenimiento de dichos sistemas en TRANSENER y de las opiniones de los usuarios de la misma.

Su objeto es orientar la labor de los proyectistas para lograr, en cada caso, una solucin econmica que mantenga el nivel de calidad y confiabilidad de las instalaciones del sistema de transmisin de energa elctrica en alta tensin de la Repblica Argentina y establecer criterios para el ajuste de las protecciones.

Para ello, se contemplan:

Las condiciones ambientales de instalacin de los equipos de proteccin.

Los requerimientos mecnicos, de aislamiento y de compatibilidad electromagntica de dichos equipos.

La estabilidad de la red, la garanta de los materiales y la prevencin de accidentes.

Los criterios de confiabilidad, redundancia y de respaldo.

Los requerimientos de autosupervisin y monitoreo necesarios para facilitar el mantenimiento y minimizar los perodos de indisponibilidad.

TRANSENER, con el objetivo bsico de proteger a los activos (transformadores, autotransformadores, reactores, capacitores, etc.), que por su contrato de concesin tiene la obligacin de preservar, dar prioridad, en la seleccin y ajustes de las protecciones, a la seguridad del equipamiento.

Las recomendaciones incluidas en la presente Gua debern ser interpretadas como las condiciones mnimas que se tendrn que cumplir, en cada caso. Para atender casos particulares o especiales de aplicacin, podrn incluirse mayores requerimientos, en las especificaciones tcnicas particulares que se redacten oportunamente, para un proyecto o una adquisicin determinado.

La Gua est dirigida a profesionales con conocimiento en el tema, por lo que, en ciertos casos, se han omitido las explicaciones de algunos de los trminos o principios de uso comn en el tema protecciones.

1.2 Aplicacin. Este documento se aplica al diseo de estaciones transformadoras de 220 kV de tensin nominal o superiores, como as tambin a las protecciones de las acometidas a dichas estaciones, en tensiones inferiores.

El mbito de aplicacin es todo el territorio de la Repblica Argentina.


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1.3 Actualizaciones y consultas. Las actualizaciones a esta Gua sern coordinadas por la Gerencia Tcnica Dpto. Ingeniera Protecciones, de TRANSENER.

Las especificaciones para la instalacin de algn tipo de proteccin no contemplado en la presente edicin, como as tambin eventuales consultas o aclaraciones a esta Gua, debern dirigirse a:

TRANSENER S.A. Gerencia Tcnica Dpto.Ingeniera/Protecciones Av. Paseo Coln 728 - 3 Piso (1063) - Buenos Aires - Argentina Tel: (54-1) 4342-6925 Internos 500/560 Fax: (54-1) 4331-8862

1.4 Descripcin del sistema de transmisin de TRANSENER. El sistema de transmisin de energa de TRANSENER se basa en sus antecesoras:

Hidroelctrica Norpatagnica S.A. (Hidronor S.A.), con operacin de su sistema de transmisin desde el ao 1973.

Servicios Elctricos del Gran Buenos Aires S.A. (Segba S.A.), de igual antigedad de habilitacin, con las estaciones Gral.Rodrguez y Ezeiza.

Agua y Energa Elctrica S.E. (A y E.E. S.E.), con servicio en 500 kV desde 1981.

Tales antecesoras, entonces de propiedad y administracin estatal, no slo representaron realidades geogrficas diferentes, sino que respondieron a proyectos de ingeniera distintos, con diferentes proveedores y generaciones de equipamiento, incluyendo el de protecciones, derivando en la existencia de diversidad de tecnologas, marcas, modelos y criterios de diseo de sistemas de protecciones, inmersos en una misma Compaa, a partir de la conformacin de TRANSENER, en julio de 1993.

La red de TRANSENER se extiende a 14 provincias de la Repblica Argentina, con 8853 km de lneas en 500 kV, 554 km de lneas en 220 kV, 5.7 km de lneas en 132 kV y 28 estaciones transformadoras y de maniobra en 500 kV y 220 kV, con reduccin a 132 kV en algunas de ellas.

La capacidad total de transformacin de la red es de 12995 MVA, siendo la potencia reactiva instalada de 5000 MVAr en reactores, 750 MVAr en compensadores sincrnicos y 2716 MVAr en compensacin por capacitores serie.

Este sistema de transmisin representa casi la totalidad de las instalaciones utilizadas para el transporte de energa elctrica en 500 y 220 kV, existente en la Argentina. Complementariamente, TRANSENER realiza la supervisin a diversas empresas que administran y ejecutan las ampliaciones a dicha red.

Siendo un sistema que cubre un rea geogrfica muy extensa, se presentan a menudo problemas de estabilidad y control de tensiones.

La necesidad de incrementar la transferencia de potencia obliga al uso de capacitores serie y automatismos de control para desconexin de generacin, desconexin de cargas y control automtico de tensin, mediante insercin de


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reactores de compensacin en 500 kV. La operacin y mantenimiento de tales automatismos es responsabilidad de TRANSENER.

En 500 kV se utiliza bsicamente el recierre unipolar, con el auxilio de reactores de neutro para minimizar el efecto de la corriente de arco secundario.

La operacin y el mantenimiento de la red que opera, mantiene y supervisa TRANSENER se efecta a travs de tres reas de gestin: Regin Norte, Regin Metropolitana y Regin Sur, en tanto que la operacin tele-comandada del equipamiento la efecta el Centro de Control de TRANSENER (COT) ubicado en Rosario (Pcia.de Santa Fe).

Para mayor informacin acerca del sistema de transmisin de TRANSENER se recomienda consultar la Gua de la Referencia en su versin actualizada.

GUIA DE DISEO DE SISTEMAS DE PROTECCIN VERSION 2003 CAP.2 TERMINOLOGA Y ABREVIATURAS

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CAP.2 TERMINOLOGA Y ABREVIATURAS.

2.1 Terminologa. La siguiente es una lista mnima de los trminos ms utilizados en la presente Gua de Diseo. La misma no est completa y se incluye al slo propsito de evitar confusiones a sus lectores.

De todas formas, se ha tratado de adaptar la terminologa utilizada a las definidas internacionalmente (IEEE/CIGRE).

2.1.1 Defecto. Prdida del desempeo normal de un equipo, de alguna de sus funciones, o de alguno de los componentes del sistema de protecciones, incluidos los circuitos asociados.

2.1.2 Avera. Defecto de un equipo o componente de la instalacin, que requiere de reparacin para el restablecimiento del desempeo original.

2.1.3 Falla. Perturbacin del sistema de transmisin, caracterizada por una desviacin significativa de las variables del mismo, asociada a un defecto de un equipo primario y que requiere la inmediata desconexin del equipo afectado operando los interruptores apropiados.

2.1.4 Falla shunt. Una falla caracterizada por el flujo de corriente entre dos o ms fases o entre fase(s) y tierra a la frecuencia del sistema de potencia asociado [IEC 50(448)-1995].[1]

2.1.5 Falla serie. Una falla por la cual las impedancias de las tres fases no son iguales, usualmente causadas por la interrupcin de una o dos fases [IEC 50(448)-1995].

2.1.6 Perturbacin. Estado anormal del sistema de transmisin, que puede o no estar asociado a una avera de un equipo primario, tal como un cortocircuito, un desbalance entre la potencia generada y la potencia requerida por la carga, cada o incremento de la tensin, prdida de la estabilidad, etc. y que requiere una accin de control para retornar al sistema de transmisin a su estado normal.

1 En la jerga usual, cuando se dice "falla" se habla de falla shunt (falla por antonomasia). Cuando es el caso serie se suele decir completo (falla serie).


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2.1.7 Contingencia. Un defecto inesperado salida de servicio de un componente del sistema (lnea, generador, interruptor, etc.). [2]

2.1.8 Equipo de proteccin.

Elemento fsico donde residen una o ms funciones de proteccin. [3]

2.1.9 Proteccin. Funcin capaz de detectar estados anormales del sistema de transmisin de alguno de sus equipos de potencia o primarios, generar las rdenes de disparo a los equipos adecuados para lograr aislar dicho estado y producir las sealizaciones correspondientes. [4]

2.1.10 Sistema de protecciones. Es el conjunto de elementos destinados a proteger a las instalaciones y a los equipos contra fallas perturbaciones en el sistema de transmisin, que puedan ocasionar la destruccin parcial o total de las instalaciones y/o los equipos, la presencia de condiciones inadmisibles para el sistema de transmisin o dao fsico a las personas.

Su misin es detectar dichas anomalas en el menor tiempo posible a partir de las informaciones analgicas y digitales correspondientes, emitiendo las rdenes de comando selectivas a los equipos adecuados con el objeto de aislar la falla (y eventualmente, proceder a la restauracin del servicio) retornar al sistema de transmisin a su estado normal.

Forman parte de un sistema de protecciones, adems de los equipos de proteccin propiamente dichos, todos los dispositivos, circuitos, etc., correspondientes a las seales de entrada / salida y las alimentaciones auxiliares, las cuales deben integrarse en forma homognea para obtener las caractersticas operativas y de confiabilidad solicitadas.

2 Cuando se analiza el diseo o el comportamiento de un sistema de protecciones, las contingencias comienzan a contarse a partir de la falla la perturbacin en el sistema de transmisin. As, se entender por simple contingencia a un defecto de un sistema de proteccin, una avera de un equipo de proteccin de un interruptor ante una falla, o una perturbacin en el sistema de transmisin, por doble contingencia a una simple contingencia, seguida de una nueva contingencia y as sucesivamente. 3 Tradicionalmente, se design a este equipo con la palabra rel y ms actualmente, con el advenimiento de los equipos de tecnologa numrica, con la palabra terminal. En la presente gua se utilizar preferentemente equipo de proteccin terminal, evitando el uso de la palabra rel, para diferenciar con esta ltima a elementos menores como rels auxiliares de disparo. 4 En la presente gua se reserva esta palabra para las distintas funciones de proteccin, diferencindola de los equipos de proteccin. As, un equipo de proteccin puede contener una ms funciones de proteccin.


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De acuerdo con su funcin, los sistemas de protecciones se clasifican en:

Sistema de protecciones de red o de instalacin:

Tiene por objeto minimizar la incidencia que produce una perturbacin una falla sobre el sistema de potencia. Su funcin es entonces salvaguardar la integridad de la red y recomponer su estado normal de operacin.

Sistema de protecciones intrnseco o de equipo.

Tiene por objeto minimizar el dao producido por una avera a un equipo. nicamente procura salvaguardar la integridad del equipo protegido.

Un sistema de protecciones est constituido por protecciones principales y de respaldo.

2.1.11 Esquema redundante. Doble sistema de proteccin, capaz de operar correctamente, sin degradacin de la capacidad de deteccin de fallas ni de la sensibilidad, independientemente de una avera en uno de los equipos, teniendo en cuenta que existe otro equipo que cumple las mismas funciones que el primero. [5]

2.1.12 Proteccin principal. Es aquella proteccin que tiene la prioridad para iniciar el despeje de una falla una accin destinada a eliminar una condicin anormal en el sistema de transmisin.

5 Resulta importante aclarar que la redundancia puede referirse a equipos de proteccin y/o a funciones de proteccin. Si deseamos nicamente redundancia de equipos, el esquema duplicado puede estar constituido por dos conjuntos de equipos de proteccin iguales. En cambio, si deseamos redundancia de funciones de proteccin, la duplicacin lisa y llana de los equipos no garantizar el resultado, ya que un defecto en una funcin de proteccin (p.ej.: un vicio de diseo) se producir necesariamente en ambos equipos. En este ltimo caso, es conveniente la instalacin de equipos de diferentes fabricantes, siempre que ambos equipos tengan plena capacidad para detectar todas las fallas previstas. En la presente gua no se define un criterio sobre este ltimo punto, dejando librado el mismo a las especificaciones tcnicas particulares. Se entender que, en un esquema redundante, un sistema de protecciones es el respaldo local del otro, en cuanto a equipos se refiere. No obstante, deber prestarse atencin a las limitaciones de la proteccin principal y a la forma en que dichas limitaciones son atendidas en cada uno de los sistemas del esquema redundante. Por ejemplo: las limitaciones impuestas al alcance resistivo de las protecciones de lnea ante fallas monofsicas pueden ser atendidas por una proteccin de sobrecorriente a tierra. Lo que estamos diciendo es que ello deber ocurrir en cada uno de los sistemas del esquema redundante. En una palabra, la redundancia deber abarcar a todo el espectro de fallas a cubrir. Por lo expuesto en el prrafo anterior, quedarn excluidos de este esquema redundante dos conjuntos de equipos de proteccin complementarios entre s, donde la totalidad de las funciones previstas no se encuentren duplicadas sino que sea la suma de todos los equipos lo que garantice el cumplimiento de los objetivos fijados para el esquema de protecciones. En cambio, podrn considerarse, en ciertos casos, la utilizacin de protecciones con principios de operacin diferentes y/o complementarios, si se lograra aumentar as la confiabilidad total del esquema. En este caso, cada sistema de protecciones por separado ser capaz de detectar cualquier tipo de fallas y dar los respaldos locales y remotos requeridos.


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Cuando se aplica a un equipo, la proteccin principal intenta cubrir, sensibilidad mediante, la totalidad de las fallas posibles en dicho equipo.

2.1.13 Proteccin de respaldo. Es aquella proteccin que debe operar cuando una falla no es despejada una perturbacin no es detectada, en el tiempo previsto, por la proteccin principal ante una avera en los interruptores que deben operar para aislar una falla.

De acuerdo con su localizacin, el respaldo podr ser desempeado por protecciones locales o remotas, lo cual da lugar a los trminos "respaldo local" y "respaldo remoto".

2.1.14 Protecciones "Sistema 1" y "Sistema 2". Se denominan "Sistema 1" "Primario y "Sistema 2" Reserva a conjuntos de protecciones diferenciados, cada uno de ellos con las siguientes caractersticas:

Alimentaciones auxiliares a travs de conjuntos batera-cargador (110 220 Vcc) diferenciados y circuitos con llaves termomagnticas independientes.

Informaciones de campo duplicadas, independientes y cableadas con las tensiones de batera correspondientes a cada sistema.

Disparo a interruptores con bobinas de operacin duplicadas e independientes, cableadas con las tensiones de batera correspondientes a cada sistema.

Comandos de cierre a interruptores con bobinas de cierre duplicadas e independientes (preferentemente), cableadas con las tensiones de batera correspondientes a cada sistema.

Armarios de alojamiento diferenciados para cada sistema.

Ncleos de transformadores de corriente y circuitos independientes para cada sistema.

Arrollamientos de transformadores de tensin y circuitos independientes para cada sistema.

Utilizacin de canales de teleproteccin diferenciados y equipos fsicamente separados.

Cables piloto y borneras fsicamente diferenciadas para cada sistema.

2.1.15 Confiabilidad (Reliability). Probabilidad, para una proteccin un equipo de proteccin, de ejecutar la o las funciones asignadas, en un cierto perodo.

Comprende a la seguridad (security) y a la dependibilidad (dependability).

2.1.16 Dependibilidad (Dependability). Probabilidad, para una proteccin un equipo de proteccin, de ejecutar las funciones asignadas, cada vez que las mismas sean requeridas, sin producir operaciones indeseadas, en un cierto perodo.

2.1.17 Seguridad (Security). Probabilidad, para una proteccin un equipo de proteccin, de no producir acciones intempestivas o indeseadas, en un cierto perodo.


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2.1.18 Disponibilidad (Availability). Habilidad de un equipo de estar en condiciones operativas normales disponible, en un instante determinado durante un cierto perodo.

2.1.19 Selectividad. Habilidad de una proteccin de identificar el tipo de perturbacin, el equipo primario y/o el sector de la red afectados y las fases del sistema que se encuentran en estado de falla.

2.1.20 Ajuste de protecciones. Clculo de los valores que caracterizan la operacin de las protecciones, para lograr un objetivo determinado y/o aplicacin de dichos valores a los equipos de proteccin. [6]

2.1.21 Coordinacin de protecciones. Determinacin conjunta de los valores de ajuste de las distintas protecciones del sistema en estudio, de manera tal que cada una mantenga el objetivo que le fue asignada y la selectividad que le fue requerida.

2.1.22 Impedancias vistas. Valor complejo de la impedancia calculada segn el mtodo empleado por una determinada proteccin. No se trata del valor real de la impedancia (circuito primario) sino de la impedancia medida vista por la proteccin.

2.1.23 Caractersticas de operacin. Lmites impuestos a la operacin de una proteccin por el mtodo de clculo medicin empleado en la misma. Estos lmites se muestran generalmente en grficos (grficos R-X, Tiempo-Corriente, etc.).

2.1.24 Lgica complementaria. Conjunto de elementos externos a los equipos de proteccin propiamente dichos, que son necesarios para adecuarlos a las particularidades de las instalaciones y a los criterios de cada proteccin en particular (informaciones, bloqueos, multiplicacin de contactos de disparo, etc.). [7]

6 Aqu debe decirse que el trmino calibracin suele utilizarse como sinnimo de ajuste, aunque, por lo general, por calibracin se entender a la introduccin de los valores de ajuste a los equipos de proteccin. 7 Con el advenimiento de las protecciones numricas programables, muchas de las funciones que se realizaban en forma externa, se programan actualmente mediante software.


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2.1.25 Tiempo de eliminacin de falla (TEF). Es el tiempo medido desde el instante de iniciacin de la falla hasta su despeje por el interruptor correspondiente (extincin del arco). Est constituido por el tiempo de medicin y disparo de las protecciones y el tiempo de operacin del interruptor.

TEF = tprot + tint El tiempo de disparo propio de cada proteccin (tprot) depende de varios factores, entre los cuales merecen considerarse, en general, los siguientes:

1. Retardo de tiempo introducido por los filtros de las protecciones. Esto ltimo es vlido en la mayora de los equipos de proteccin electrnicos y en particular en los digitales.

2. Tiempo de evaluacin propio de cada proteccin.

3. Tiempo de operacin del o los rels de disparo hasta la produccin de la seal en la bornera externa del equipo de proteccin. (Tp.: 2-4 ms).

Fig.2.1 - Tiempo de eliminacin de falla y reconexin posterior.

Para el caso de las protecciones distanciomtricas, se agregan adems otros factores:

4. Retardo de tiempo introducido por los transformadores de medicin de tensin, particularmente los transformadores capacitivos. Al respecto, el cumplimiento de la norma IEC 186-A por parte de estos ltimos pone un lmite a ese retardo.

5. Presencia de oscilaciones subsincrnicas: producen retardos cuando la falla se ubica cerca de un lmite de zona.

Unincontactos

Comienzocirc. corriente

ConexinDesconexin

Tiempo de interrupcin

Posicinconectado

Posicindesconectado

Separacincontactos

Interrupcincorriente

Orden dedesconexin

Orden de

conexin

Tiempo Tiempopropiodisparo

extincinarco

Tiempo desconexin

Tiempo propio

Tiempo

conexin

conexin

Pausa sin tensin


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6. Tiempo de transmisin de la seal de teleproteccin: en los casos en que la generacin de la seal de disparo dependa de la teleproteccin se deber considerar el tiempo que tarda una seal producida en una estacin en llegar hasta el equipo correspondiente de la estacin opuesta. Dicho tiempo oscila entre 15 y 25 ms y depende de lo siguiente:

Retardo de tiempo de los rels auxiliares que introducen la seal a transmitir en el equipo de teleproteccin de la estacin emisora. (Tp.: 2-4 ms).

Tiempo de codificacin de la seal. (Tp.: 3-5 ms).

Tiempo de trnsito, el cual depende del tipo de modulacin empleado y del sistema de transmisin (onda portadora, microondas, etc.). (Tp: 1-2 ms).

Tiempo de decodificacin de la seal. (Tp: 5-6 ms).

Retardo de tiempo de los rels auxiliares que reciben la seal desde el equipo de teleproteccin en la estacin receptora y la introducen en el equipo de proteccin (Tp: 2-4 ms).

Fig.2.2 - Tiempo de teletransmisin de seal

2.1.26 Relacin de impedancias del sistema de transmisin (SIR). La relacin de impedancias del sistema de transmisin (SIR = Source to Impedance Ratio), en un punto dado de una lnea de transmisin, es la relacin entre la impedancia de la fuente y la impedancia de la lnea.

El valor de SIR, para un cierto punto de la red, tiene particular relacin con:

La potencia de cortocircuito (a mayor SIR, menor potencia de cortocircuito).

La variacin de la corriente (I), ante una falla en la lnea (a mayor SIR, menor variacin de la corriente y menor valor de la corriente en la fase en falla).

La cada de tensin (U), ante una falla en la lnea (a mayor SIR, mayor cada de la tensin menor valor de la tensin en la fase en falla).

PROTECCIN

H.F.

EMISOR RECEPTOR

H.F. ETP

PROTECCIN

ETP

2...4 ms2...4 ms

2...4 ms2...4 ms

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2.2 Abreviaturas. ATR: Autotransformador de potencia. CC: Corriente continua. CL: Control local. DAG: Desconexin automtica de generacin. ECP Estudio de coordinacin de protecciones. EQT: Equipo de telecontrol. ETP: Equipo de teleproteccin. LF: Localizador de fallas. PB: Proteccin de barras. PC/NC: Positivo / Negativo de comando (tensin auxiliar). PD: Proteccin distanciomtrica. PFI: Proteccin de falla interruptor. PP/NP: Positivo / Negativo de proteccin (tensin auxiliar). PTD: Proteccin de sobrecorriente a tierra direccional. RBC: Regulador bajo carga de un transformador de potencia. RCE: Registrador cronolgico de eventos. ROP: Registrador oscilogrfico de perturbaciones. RUT: Equipo de recierre uni-tripolar. S1/S2: Sistema 1 / Sistema 2. SIR: Relacin de impedancia del sistema de transmisin. TDD: Transferencia disparo directo. TEF: Tiempo de eliminacin de falla. TI: Transformador de medicin de corriente. TR: Transformador de potencia. TV: Transformador de medicin de tensin.

GUIA DE DISEO DE SISTEMAS DE PROTECCIN VERSION 2003 CAP.3 EQUIPAMIENTO DE SISTEMAS DE PROTECCIN

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CAP.3 EQUIPAMIENTO DE SISTEMAS DE PROTECCIN.

3.1 Condiciones mnimas para las ofertas y los oferentes. Las siguientes sern las condiciones mnimas que debern reunir las ofertas y los oferentes en un proceso de compra de equipos de proteccin, las cuales debern ser incluidas en los pliegos respectivos. La redaccin est orientada a protecciones numricas, aunque podr ser aplicada (slo hardware) a las protecciones convencionales.

3.1.1 Condiciones obligatorias para los oferentes.

3.1.1.1 Introduccin. A los efectos que siguen a continuacin, se entender por hardware de un equipo de proteccin a la caja del mismo, a los distintos mdulos que lo integran (CPU, mdulos I/O, comunicaciones, etc.) y a los componentes e interfases de dichos mdulos (puertos, microprocesadores, memorias, etc.).

Cualquier cambio de diseo que afecte al hardware implicar una nueva versin del mismo. No es as, en cambio, para las distintas configuraciones de un mismo equipo (p.ej.: un equipo puede contener dos mdulos I/O y otro cinco mdulos I/O, sin que ello implique un cambio de la versin del hardware).

Por su parte, se entender por firmware al programa instalado en la memoria de los equipos, que es necesario para hacer funcionar al mismo.

Cualquier cambio efectuado al firmware dar lugar a una nueva versin de dicho firmware (release).

3.1.1.2 Condiciones generales relacionadas con el hardware y con el firmware. Las siguientes condiciones sern aplicables al hardware y al firmware de los equipos ofertados:

1. Debern indicarse claramente el cdigo de identificacin de la plataforma (hardware) y el cdigo de la versin del programa de funcionamiento (firmware) de todos los equipos de proteccin ofertados.

2. Debern suministrarse al menos tres referencias de usuarios (empresas de transporte o distribucin de energa reconocidas) que hayan instalado las versiones de hardware y software ofertadas con un uso similar al solicitado, indicando claramente la razn social, direccin y contactos pertenecientes a dichas empresas.

3. Cuando se soliciten protecciones aplicadas a un cierto equipo (p.ej.: bancos de capacitores, transformadores, etc.), slo se aceptarn equipos de proteccin que tengan aplicacin especfica para las funciones solicitadas, lo cual deber estar explicitado en los manuales correspondientes que ya hubieran sido editados.

4. No se aceptarn funciones de proteccin configuradas mediante el uso de equipos de control (PLC, RTU).


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5. Para aquellos casos en que se hubiesen ofertado funciones de control y proteccin conviviendo en un mismo equipo, se seguirn las siguientes reglas:

Las funciones de proteccin debern estar diseadas especficamente para dicha finalidad.

Deber verificarse que una avera de una funcin de control no afecta a una funcin de proteccin. Con tal fin, el fabricante deber aclarar si en el diseo interno del equipo se han diferenciado o no fsicamente estas funciones (p.ej.: con microprocesadores dedicados) y si existen otros elementos internos externos comunes a las mismas (equipos stand alone funciones stand alone).

6. Los equipos debern estar acompaados por manuales de operacin y mantenimiento claros y suficientemente detallados, conteniendo la siguiente informacin, como mnimo:

Identificacin del modelo del equipo de proteccin, versin del hardware, firmware y software de aplicacin especficos.

Lista completa de todas las funciones de proteccin incluidas en el equipo.

Descripcin detallada de los principios de operacin de cada proteccin incluida en el equipo.

Nomenclatura utilizada para las respectivas funciones de proteccin, parmetros y ajustes.

Procedimientos para el ajuste de cada proteccin.

Mtodos de ensayo.

7. El fabricante deber comprometerse a dar al cliente una contestacin, en un plazo mximo de veinte das corridos, a sus preguntas acerca del funcionamiento de las distintas protecciones, por encima de la informacin normalmente incluida en los manuales de operacin y mantenimiento, en los casos especiales en que la informacin contenida en los manuales no fuera suficiente para comprender la respuesta de la proteccin modelar la proteccin (p.ej.: en un programa de clculo de impedancias). Para el caso de respuesta ante transitorios, normalmente se simularn los mismos mediante programas computacionales dedicados (ATP) y se inyectarn los casos simulados a la proteccin mediante equipos de inyeccin apropiados. En tales casos, el fabricante aportar la informacin necesaria para la interpretacin de los resultados obtenidos.

8. En los casos en que las protecciones posean un principio de operacin que torne inviable la prueba de casos especficos mediante inyeccin de corrientes tensiones, por los mtodos y equipos de ensayo convencionales, (p.ej.: protecciones de alta impedancia), las ofertas debern ser acompaadas por un modelo matemtico con todos los datos necesarios para construir dicho modelo matemtico, con el fin de comprobar su respuesta mediante simulaciones computacionales (p.ej.: ATP).


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3.1.1.3 Condiciones particulares relacionadas con el hardware. Los requisitos mnimos que deber cumplir el hardware sern los siguientes:

1. Todos los equipos de proteccin debern contar, al momento de su adquisicin, en lo que atae al hardware, con una experiencia mnima de 2 aos en instalaciones similares a las que se conectarn y con un mnimo de unidades vendidas, segn el siguiente detalle:

Protecciones de lnea y sobrecorriente: 1000 unidades.

Protecciones de transformador y reactor: 800 unidades.

Otras protecciones (barras, PFI, capacitores, etc.): 400 unidades.

Para justificar este requisito, el Oferente deber indicar el ao de salida al mercado de la versin de hardware de la proteccin ofertada y presentar una lista de referencias con la siguiente informacin:

Encabezado con el logo del fabricante.

Tipo, modelo y versin de hardware (designacin de fbrica) de la proteccin a la que se hace referencia.

Ao, cantidad, pas y compaa a la cual se han vendido cada uno de los equipos.

2. Se debern suministrar los protocolos de ensayos de tipo para cada proteccin ofertada, indicando todas las caractersticas y valores adoptados para dichos ensayos. Dichos documentos debern corresponder exactamente a la versin de hardware de cada equipo ofertado.

Cuando los valores y/o normas adoptados por los oferentes, para cada ensayo de tipo, sean diferentes a los solicitados en las especificaciones tcnicas, los mismos sern aceptados solamente si superan lo requerido en cada caso.

3.1.1.4 Condiciones particulares relacionadas con el firmware. Las siguientes condiciones sern aplicables al firmware de todos los equipos ofertados:

1. Se deber suministrar la informacin completa de todas las notas de fabricacin (release notes) correspondientes a las distintas versiones de firmware disponibles a la fecha de la oferta.

3.1.2 Condiciones post-venta a ser incluidas en las rdenes de compra. Las siguientes condiciones debern ser incluidas en el texto de las rdenes de compra de los equipos de proteccin:

1. El proveedor se obligar a comunicar al cliente cualquier error limitacin de diseo detectado en el hardware en el firmware especfico del rel entregado (bug) y a darle debida solucin en un plazo de 30 das (caso contrario deber cambiar el equipo), durante el trmino de diez aos a partir de la fecha de suministro del mismo, sin cargo para el cliente. Se excluyen de esta obligacin las mejoras del hardware firmware que dan origen a versiones ms modernas de dicho equipo (upgrade).


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2. El proveedor asegurar al cliente la provisin de repuestos del equipo de proteccin ofertado, por un perodo de 5 aos como mnimo. [8]

3. El proveedor se comprometer a comunicar al cliente, con 1 ao de anticipacin, la decisin de discontinuar la fabricacin de los repuestos de la proteccin ofrecida.

3.2 Criterios generales para el diseo de los sistemas de proteccin.

3.2.1 Datos de partida. Para la realizacin de un proyecto de protecciones, se debern contar, como mnimo, con los siguientes datos de partida:

1. Diagrama unifilar general de la red en la que est incorporada la instalacin.

2. Diagrama unifilar de la instalacin que se proyecta, incluyendo la nomenclatura utilizada para cada equipo.

3. Caractersticas de las instalaciones a las que se vincula:

Equipamiento de maniobras y medicin.

Sistemas de protecciones.

Sistemas de comunicaciones y de telecontrol.

4. Criterios de operacin y lmites del sistema de transmisin.

5. Parmetros elctricos y datos caractersticos de todos los equipos involucrados, incluyendo los ajustes de las protecciones de las instalaciones asociadas al proyecto.

6. Lmites trmicos y al cortocircuito de cada equipo instalado en el sistema de transmisin y tiempos mximos de operacin permitidos.

3.2.2 Criterios generales de confiabilidad y disponibilidad. Los criterios de confiabilidad y disponibilidad principales sern los siguientes:

1. Una avera en un nico componente de un sistema de protecciones, incluyendo a los dispositivos de interrupcin de las corrientes de falla primarias, no deber resultar en una falta de despeje de una falla anormalidad en el circuito primario (criterio de avera simple).

2. Los sistemas de protecciones en su conjunto se disearn contemplando como mximo una doble contingencia de los equipos de proteccin y/o de los equipos de interrupcin (p.ej.: deber existir respaldo remoto ante una avera de dos sistemas de protecciones de barra).

3. No se har depender a las funciones vitales de un equipo de proteccin de la lgica asociada de otros equipos de proteccin, complementarios o no, para evitar que la avera de uno de ellos impida las funciones de los dems equipos.

8 Este requisito es necesario, debido a la imposibilidad de obtener informacin cierta sobre el MTBF del hardware de una proteccin numrica, ante su escaso tiempo de permanencia en el mercado


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4. El diseo se orientar de manera de lograr la mxima confiabilidad, en la forma ms simple y econmica posible. Se intentar lograr dicho cometido en los equipos de proteccin propiamente dichos, antes de recurrir a medios externos. Por tal motivo se preferirn las protecciones programables mediante compuertas lgicas, evitando as la implementacin de complicadas y rgidas lgicas externas.

5. En los niveles de 220 y 500 kV, se dar prioridad a la dependibilidad por sobre la seguridad, entendiendo que esta ltima se encuentra cubierta en cada proteccin por las condiciones impuestas para su actuacin, siendo de muy escasa probabilidad el disparo intempestivo. En ciertos casos especiales podra ser necesario invertir esta prioridad, previa justificacin por estudios que demuestren que las operaciones innecesarias sern ms perjudiciales o de notoriamente mayor probabilidad que la falta de operacin.

6. Para lograr un alto grado de dependibilidad y disponibilidad, en los niveles de 220 kV superiores, se utilizar el esquema redundante (ver definicin en terminologa), mediante duplicacin paralelo de los sistemas de proteccin. Se permitir as desvincular la lnea o equipo en falla, ante la falta de actuacin por avera de un equipo de proteccin durante un mantenimiento. Dado que, como consecuencia de la adopcin de est

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