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PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA PROFESOR: ING. BERNARDINO ROJAS VERA AREQUIPA, OCTUBRE, NOVIEMBRE 2004 CAPITULO 5

Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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Page 1: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE SISTEMAS ELECTRICOSDE POTENCIA

PROFESOR: ING. BERNARDINO ROJAS VERA

AREQUIPA, OCTUBRE, NOVIEMBRE 2004

CAPITULO 5

Page 2: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

Page 3: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Esquemas sin Comunicación

Sobrecorriente No-direccionalSobrecorriente DireccionalEsquemas de relés de distancia� Protección de distancia escalonada

Page 4: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Sobrecorriente No-Direccional

Page 5: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Característica Tiempo-Corriente

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Page 6: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Características de Sobrecorriente

1 10 100 1K0.1

1

10

100

CORRIENTE EN AMPERIOS

TIE

MP

O E

N S

EG

UN

DO

S

Tiempo Definido

Moderadamente Inverso

Inverso

Muy Inverso

Extremadamente Inverso

Page 7: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Sobrecorrientes No-Direccionales

Usado generalmente en redes radiales

N.O.

50/51

50N/51N

CS

Page 8: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Coordinación de Tiempos (curvas de selectividad)

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F2

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Page 9: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

APLICACIONESAPLICACIONES

•COMO PROTECCION PRINCIPAL EN REDES DE MEDIA TENSION Y DISTRIBUCION ASI COMO EN MAQUINAS DE MEDIANA POTENCIA

•COMO PROTECCION DE RESPALDO EN LINEAS DE TRANSMISION Y MAQUINAS DE MAYOR POTENCIA

•PROTECCION DE FALLA DE INTERRUPTOR

•PROTECCION DE CUBA DE TRANSFORMADORES

•SUPERVISION DE DISPAROS DE OTRAS PROTECCIONES

•COMO PROTECCION PRINCIPAL EN REDES DE MEDIA TENSION Y DISTRIBUCION ASI COMO EN MAQUINAS DE MEDIANA POTENCIA

•COMO PROTECCION DE RESPALDO EN LINEAS DE TRANSMISION Y MAQUINAS DE MAYOR POTENCIA

•PROTECCION DE FALLA DE INTERRUPTOR

•PROTECCION DE CUBA DE TRANSFORMADORES

•SUPERVISION DE DISPAROS DE OTRAS PROTECCIONES

Page 10: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CURVAS DE SELECTIVIDAD

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Ajuste Temporizado Ajuste Instantáneo OB SER V A CION ESN° RELE M ODELO T.C. Iop (A) TAP (A) TM S TAP (A) t(s)DP08/10 M ICOM P632 100/1 64 0.64 1 7 0 CURVA: TIEM PO FIJO

DP12 M ICOM P632 60/1 64.2 1.07 1 11.7 0 CURVA: TIEM PO FIJO

DP15 SR735 300/5 360 6.0 1 8 0 CURVA: NORM ALM ENTE INVERSO

DP16 TM A211 300/5 750 12.5 0.28 -- -- CURVA: TIEM PO FIJO

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Page 11: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CURVAS DE SELECTIVIDAD

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Ajuste Temporizado Ajuste Instantáneo OB SER V A C ION ESN° RELE M ODELO T.C. Iop (A) TAP (A) TM S TAP (A) t(s)

DP14 TA 1110 500/5 120 1.2 1 ---- --- CURVA: TIEM PO FIJO

DP15 SR735 300/5 120 2 0.3 3 0 CURVA: TIEM PO FIJO

DP17 TA1110 300/5 96 1.6 0.6 -- -- CURVA: TIEM PO FIJO

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Page 12: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

PRINCIPIOS DE OPERACIONPRINCIPIOS DE OPERACION

TECNOLOGIA DIGITALTECNOLOGIA DIGITAL

UNIDAD DE SOBRECORRIENTE INSTANTANEA

UNIDAD DE SOBRECORRIENTE INSTANTANEA

Page 13: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

PRINCIPIOS DE OPERACIONPRINCIPIOS DE OPERACION

TECNOLOGIA DIGITALTECNOLOGIA DIGITAL

UNIDAD DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INDEPENDIENTE

UNIDAD DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO INDEPENDIENTE

Page 14: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

PRINCIPIOS DE OPERACIONPRINCIPIOS DE OPERACION

TECNOLOGIA DIGITALTECNOLOGIA DIGITAL UNIDAD DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO DEPENDIENTE

UNIDAD DE SOBRECORRIENTE DE TIEMPO DEPENDIENTE

Donde t: Tiempo de actuación en segundos

K: Ajuste de la constante de tiempo α: Constante β: Constante IB: Ajuste de la corriente de operación I: Corriente de falla

Los valores de las constantes están definidos para los tres tipos de curvas:

CARACTERISTICA ββββ αααα

NORMAL INVERSA (NI) 0.14 0.02 MUY INVERSA (VI) 13.5 1.0 EXTREMADAMENTE INVERSA (EI) 80 2 INVERSO DE TIEMPO LARGO (LI) 120 1.0

Para algunas aplicaciones algunos fabricantes incluyen la característica “ligeramente inversa” y que responde a la ecuación siguiente:

)I/I(236.0L

B339.0

1Kt

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B

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β=α

Page 15: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Esquemas de Sobrecorriente Direccional

1

50/51

A

B C

DXF1

X

F2

Page 16: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

NECESIDAD DEL RELE DIRECCIONAL

LOS SISTEMAS EN ANILLO Y REDES QUE ESTEN FORMADOS POR LINEAS Y TRANSFORMADORESDEBEN USAR RELES DIRECCIONALES PARA DETECTAR SI LA UBICACIÓN DE LA FALLA ESTADENTRO DE LA ZONA DE DISPARO.

LAS REDES EN ANILLO ES DIFICIL O IMPOSIBLEPROTEGER SOLAMENTE CON RELES DE SOBRE-CORRIENTE NO-DIRECCIONALES.

Page 17: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

TIPOS DE RELES DIRECCIONALES

Relés direccionales de sobrecorriente� Relé de sobrecorriente con información de magnitud

y ángulo

Relés de distancia direccionales� Relés de impedancia o admitancia con información

de magnitud y ángulo

Page 18: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUNCIONES DEL RELE DIRECCIONAL

Usualmente, los reles son aplicados para relés de fases o relés de tierra.� Los relés de fase sensan las fallas bifásicas y

trifásicas.� Los relés de tierra sensan fallas monofásicas.� Ambos relés de fase y tierra sensan las fallas

bifásicas a tierra.

Page 19: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL

Es la concepción mas simple para la protección direccional de una línea.� Supervisión o control direccional de un relé de

sobrecorriente� Supervisón direccional: el relé de sobrecorriente

arranca ante una sobrecorriente, pero el elemento direccional permite el disparo solo cuando la ubicación de la falla es en la dirección prevista.

� Control direccional: el relé de sobrecorriente arranca solamente si la falla es en la dirección prevista.

Page 20: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL

El relé direccional necesita una magnitud de polarización, es decir, una referencia para determinar el ángulo de fase.

� Por ejemplo, el uso de la tensión para polarizar el relé de sobrecorriente direccional de fases (la unidad que mide la corriente Ia, usa como señal de polarización la tensión Vbc).

Page 21: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE FASES

DIRECCION DE DISPARO

BOBINAS DE CORRIENTE

BOBINAS DE TENSION

LAS TENSIONES SE UTILIZAN PARAPOLARIZAR EL RELE DE SOBRECORRIENTE

DIRECCIONAL

Page 22: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

DE LOS TRANSFORMADORES DE CORRIENTE

DE LOS TRANSFORMADORES DE TENSION

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE FASES

Page 23: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE FASES

CORTOCIRCUITO TRIFASICO

Page 24: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE FASES

CORTOCIRCUITO MONOFASICOEN LA FASE “a”

Page 25: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

ELEMENTO DIRECCIONAL

ELEMENTO DE SOBRECORRIENTEZONA DE BLOQUEO

ZONA DE DISPARO

CARGA

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE FASES

Page 26: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

LA MAGNITUD DE POLARIZACION PUEDE SER CUALQUIERA QUE NO SE DESFASE CUANDO LA FALLA SE DESPLACE ENTRE LA ZONA DE OPERACIÓN Y LA ZONA DE NO OPERACIÓN.POR EJEMPLO, LA MAGNITUD DE POLARIZACION PUEDE SER:

� LA TENSION DE SECUENCIA HOMOPOLAR� LA CORRIENTE QUE CIRCULA POR EL NEUTRO DE UN

TRANSFORMADOR DE POTENCIA� LA TENSION O CORRIENTE DE SECUENCIA NEGATIVA

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE TIERRA

Page 27: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE TIERRA

BOBINA DEL RELE DIRECCIONALDE TIERRA

BOBINA DEL RELE DIRECCIONAL

DE FASES ABCTENSION DE POLARIZACION DE SECUENCIAHOMOPOLAR

52

Page 28: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE TIERRA

CORRIENTE DE POLARIZACION DE SECUENCIAHOMOPOLAR. SE USA SOLO CUANDO UN TRANS-FORMADOR DE POTENCIA CON CONEXIÓN ∆Y ALIMENTA A LA LINEA PROTEGIDA

BOBINA DEL RELE DIRECCIONALDE TIERRA

NEUTRO DEL TRANSFORMADORCON CONEXIÓN∆Y

52

Page 29: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CONEXION DEL RELE DE SOBRECORRIENTE DIRECCIONAL DE TIERRA

EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS EXISTEN RELES DIRECCIONALES PROVENIENTES DE DIFERENTES FABRICANTES Y CON DIFERENTES TECNOLOGIAS, POR LO QUE LA FORMA DE CONEXIÓN VARIA. EN CONSECUENCIA SE DEBE CONSULTAR EL MANUAL DE OPERACION RESPECTIVO PARA ESTAR SEGURO DEL TIPO DE CONEXION.LOS DIAGRAMAS PRESENTADOS SOLO SIRVEN DE ILUSTRACION.

Page 30: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

DIFICULTADES EN LA POLARIZACION DE LOS RELES DIRECCIONALES DE TIERRA

FALLAS A TIERRA MUY CERCANAS AL PUNTO DE PUESTA A TIERRA DEL NEUTRO DEL TRANSFORMADOR DE POTENCIA� SE PRODUCE TENSIONES DE SECUENCIA HOMOPOLAR MUY

REDUCIDAS.� EN ESTOS CASOS USAR LA POLARIZACION POR LA CORRIENTE EN EL

NEUTRO, CON EXCEPCION DE:

� LINEAS EN PARALELO CON ACOPLAMIENTO MUTUO DE SECUENCIA CERO QUE ORIGINE LA INVERSION DE LA CORRIENTE EN EL NEUTRO

� CUANDO LOS TRANSFORMADORES DE POTENCIA TIENEN CONEXIÓN YY∆ O EL AUTRANSFORMADOR TENGA UN DEVANADO TERCIARIO CONECTADO EN TRIANGULO. EN ESTOS CASOS SE DEBE ANALIZAR CON DETALLE EL PROBLEMA ANTES DE APLICAR LA POLARIZACION POR CORRIENTE EN EL NEUTRO.

Page 31: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Fuentes de Polarización por Corriente

Page 32: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Fuentes de Polarización por Corriente

Page 33: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Fuentes de Polarización por Corriente

Page 34: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

Fuentes de Polarización por Corriente

Page 35: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

SE DEBE USAR POLARIZACION POR TENSION O CORRIENTE DE SECUENCIA NEGATIVA

� EL ACOPLAMIENTO EN LAS LINEAS PARALELAS DIFICILMENTE AFECTA A LA SECUENCIA NEGATIVA

� LAS FALLAS A TIERRA SIEMPRE ORIGINAN MAGNITUDES DE SECUENCIA HOMOPOLAR Y NEGATIVA

� INDEPENDIENTEMENTE DE LA UBICACIÓN DE LA FALLA, LAS MAGNITUDES DE LAS TENSIONES O CORRIENTES DE SECUENCIA NEGATIVA SERAN LO SUFICIENTE COMO PARA SERVIR DE MAGNITUD DE POLARIZACION

FORMA DE SUPERAR LAS DIFICULTADES EN LA POLARIZACION DE LOS RELES DIRECCIONALES DE TIERRA

Page 36: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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PROTECCION DE REDES DE DISTRIBUCION

Page 37: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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LAS LINEAS DE TRANSMISION INTERCONECTAN PLANTAS DE GENERACION CON SUBESTA-CIONES PRINCIPALESLAS LINEAS DE SUBTRANSMISION CONECTAN LAS SUBESTACIONES PRINCIPALES CON OTRAS SUBESTA-CIONES Y CLIENTES PRINCIPALES

Page 38: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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LAS LINEAS DE DISTRIBUCION REPARTEN LA ENERGIA A LA MAYORIA DE USUARIOSLAS LINEAS DE DISTRIBUCION PUE-DEN SER DE MEDIA Y BAJA TENSION� LOS SISTEMAS DE MEDIA TENSIÓN SON DE

TENSIONES NOMINALES MAYORES A 1 KV Y MENORES A 33 LV

� LOS SISTEMAS DE BAJA TENSION SON DE TENSIONES MENORES A 1 KV

Page 39: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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LAS LINEAS DE MEDIA TENSION PUEDEN SER PARTE INTEGRANTE DE LOS GRANDES SISTEMAS DE POTENCIA, DE UN SISTEMA INDUSTRIAL O DE UN SISTEMA AISLADOLAS LINEAS DE DISTRIBUCION DE MEDIA TENSION PUEDEN SER:� LINEAS AEREAS� CABLES SUBTERRANEOS

Page 40: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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EN LA PRACTICA, TODAS LAS LINEAS DE DISTRIBUCION UTILIZAN PROTECCION DE SOBRECORRIENTE� PROTECCION DE LA MISMA RED ANTE CORTO-

CIRCUITOS� AL RELEVARSE LAS FALLAS EN LAS REDES DE

DISTRIBUCION, TAMBIEN ESTAN PROTEGIENDO A LOS EQUIPOS FRENTE A POSIBLES DAÑOS

LOS ELEMENTOS UTILIZADOS (EQUIPOS DE MANIOBRA, RELES, ETC.), VARIAN DEPENDIENDO DEL TIPO DE SISTEMA, PERO LA FUNCION ES SIEMPRE UNA PROTECCION DE SOBRECORRIENTE

Page 41: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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Page 42: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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LAS LINEAS TRONCALES UTILIZAN INTERRUP-TORES DE POTENCIA COMANDADOS POR RELES, O RECONECTADORES AUTOMATICOS EN EL LADO DE LA SUBESTACION PRINCIPALLAS LINEAS RAMALES PUEDEN UTILIZAR COMO PROTECCION FUSI-BLES, RECONECTADORES O SECCIO-NALIZADORES

Page 43: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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LAS LINEAS PUEDEN SER SECCIONADAS MEDIANTE RECONECTADORES, FUSIBLES, SECCIONALIZADORES O INTERRUPTORES

� LOS RECONECTADORES GENERALMENTE SE UTILIZAN EN LINEAS RADIALES

� LOS SECCIONADORES PUEDEN SER DE APERTURA BAJO CARGA O EN VACIO. LOS PRIMEROS PUEDEN SER EQUIPADOS PARA EL CONTROL REMOTO

Page 44: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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EN EL SISTEMA MOSTRADO ANTERIOR-MENTE, SE UTILIZA UN SOLO RECONEC-TADOR� UBICADO CERCA DE LA ZONA DE PROTECCION DEL

INTERRUPTOR DE LA SUBESTACION� PUEDE SER AJUSTADO PARA OPERACIÓN

AUTOMATICA CON UN NUMERO DETERMINADO DE DISPAROS Y RECONEXIONES

� CUBRE TODO EL ALIMENTADOR ELIMINANDO LAS FALLAS EN FORMA RAPIDA

� RESTABLECE EL SERVICIO PARA FALLAS TRANSITORIAS EN LA RED

Page 45: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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ZONAS DE PROTECCION TRASLAPADAS:LA ZONA DEL INTERRUPTOR DE LA SUBESTACION TRASLAPA LA ZONA DE PROTECCION DEL RECONECTADORSE INCREMENTA LA CONFIABILIDAD DEL SERVICO POR LA OPERACIÓN DEL RECONECTADOR

Page 46: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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LA FALLA EN “X” ES ELIMINADA POR EL RECONECTADORSE PRODUCE LA RECONEXION PARA FALLAS TRANSITORIAS EN ZONA DEL RECONECTADORPARA FALLAS PERMANENTES SOLAMENTE DESCONECTA LA LINEA PROTEGIDA POR EL RECONECTADOR. ESTA SE PRODUCE LUEGO DE CUMPLIDO EL PROGRAMA DE RECONEXION

X

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Page 47: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

El seccionador bajo carga con aislamiento de gas, puede ser manual y automático.El modelo automático puede ser configurado como un seccionador controlado a distancia o como un seccionalizador.Los seccionadores automáticos poseen las mismas características de los seccionadoresbajo carga y seccionalizadores tradicionales

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Page 48: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES

ES LA FORMA MAS SIMPLE DE PROTECCION DE SOBRECORRIENTETIPOS DE FUSIBLES MAS USADOS EN SISTEMAS DE DISTRIBUCION:� DE EXPULSION

� LIMITADOR DE CORRIENTE

Page 49: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (1)

CLASES: DE UN SOLO ELEMENTO FUSIBLES

DE DOS ELEMENTOS FUSIBLES (BAJAS CORRIENTES)

MATERIAL: PLATA, COBRE, PLOMO, ESTAÑO O ALEACIONES

CLASES POR CAPACIDAD DE INTE-RRUPCION:

� EXPULSION DE POTENCIA (ALTA CAPACIDAD DE CORTE)

� EXPULSION TIPO LISTON (BAJA CAPACIDAD DE CORTE)

CLASIFICACION SEGÚN VELOCIDAD:� TIPOS N, K, T

POR EL TIPO DE UTILIZACION:� FUSIBLES DE POTENCIA (2.18 --169 KV)..X/R=10-

25� FUSIBLES DE DISTRIBUCION (5.2-38 KV) ..

X/R=8 - 15

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Page 50: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (2)

EL ELEMENTO FUSIBLE PRODUCE UN ARCO ELECTRICO AL FUNDIRSEDENTRO DEL TUBO DE EXPULSION SE EMITEN GASES DESIONIZANTESESTOS GASES SE EXPULSAN DEL TUBO APAGANDOSE EL ARCO CUANDO LA CORRIENTE DE FALLA PASA POR CEROEL TIEMPO DE ELIMINACION DE FALLA DEPENDE DEL TIPO:

�TIPO “K”: FUSIBLE RAPIDOS (COORDINAN MEJOR CON LOS RELES)�TIPO “T” FUSIBLES LENTOS (SOPORTAN CORRIENTES TRANSITORIAS MAYORES COMO LAS CORRIENTES DE ENERGIZACION, ETC)

ELEMENTO FUSIBLE QUE SE UBICA DENTRO DEL TUBO DE EXPULSION

Page 51: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (3)

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Page 52: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (4)

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LAS CARACTERISITCAS DE LOS FUSIBLES TIPO “K” Y “T” SON DEFINIDOS POR EL ESTANDAR ANSI C37.43PARA LOS FUSIBLES TIPO “K” LA RELACION DE VELOCIDAD ES DE 6 A 8PARA LOS FUSIBLES TIPO “T” LA RELACION DE VELOCIDAD ESTA ENTRE 10 A 13LA RELACION DE VELOCIDAD SE DEFINE COMO:

CORRIENTE MINIMA DE FUSION A 0.1 sCORRIENTE MINIMA DE FUSION A 300 s

RELACION DE RAPIDEZ

Page 53: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (5)

SEGÚN EL ESTANDAR NEMA, LOS FUSIBLES PUEDEN LLEVAR UNA CARGA CONTINUA DE 150% DE SU VALOR NOMINAL PARA ELEMENTOS FUSIBLE DE ESTAÑO Y 100% PARA ELEMENTOS FUSIBLE DE PLATAES NECESARIO TENER PRESENTE LAS TEMPE-RATURAS EXTREMAS Y LAS PRECARGAS QUE AFECTAN LAS CARACTERISTICAS TIEMPO - CORRIENTE

CAPACIDAD DE LOS FUSIBLES PARA DISTRIBUCION

300200

190140

150100

12080

9565

7550

6040

4530

3825

3020

2315

1812

1510

128

96

Icontinua (A)In (K o T)

Page 54: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (6)

INTENSIDAD MINIMA (Imin): CORRIENTE MINIMA DE OPERACION QUE ORIGINA LA FUSION DEL HILO FUSIBLE (ESTE VALOR GENERALMENTE ESTA ENTRE 1.6 A 2 VECES LA CORRIENTE NOMINAL DEL FUSIBLE)TIEMPO DE OPERACIÓN (top): TIEMPO QUE EL HILO FUSIBLE DEMORA EN FUNDIRSEINTENSIDAD NOMINAL (In): CORRIENTE NOMINAL DEL FUSIBLE PROTECTORTENSION NOMINAL DEL FUSIBLE (Vn):

�DEPENDE DE LA CONEXIÓN DEL SISTEMA�NIVEL DE TENSION DE LA RED

SELECCIÓN DE FUSIBLES

Page 55: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (7)CARACTERISTICA DE OPERACION

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Page 56: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLES DE EXPULSION (8)CARACTERISTICA DE OPERACION

Page 57: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLE LIMITADOR DE CORRIENTE (1)

ESTE TIPO DE FUSIBLES ELIMINAN LAS FALLAS FORZANDO LA CORRIENTE AL VALOR CERO� EL ELEMENTO FUSIBLE SE UBICA

DENTRO DE UN TUBO JUNTO CON ARENA DE SILICA

� LA ARENA CONFINA AL ARCO A UN AREA PEQUEÑA

� SE PRODUCE ALTA PRESION Y ALTA RESISTENCIA

� LA ALTA RESISTENCIA HACE QUE LA CORRIENTE TIENDA AL VALOR CERO

Page 58: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLE LIMITADOR DE CORRIENTE (2)

� LIMITA LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO A VALORES INFERIORES AL VALOR PICO DE FALLA

� EL VALOR PICO DEPENDE DE LA CARACTERISTICA DE LA RED (X/R)

� ENERGIA GENERADA POR LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO:� Icc = I2T

� TIPOS DE LIMITADORES DE CORRIENTE (ANSI C37.40)� FUSIBLE DE RESPALDO� FUSIBLE DE APLICACIÓN

GENERAL� FUSIBLE DE RANGO COMPLETO

Page 59: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

FUSIBLE LIMITADOR DE CORRIENTE (3)

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Page 60: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

VOLTAJE DE RECUPERACION

SI COMPARAMOS LOS VOLTAJES DE RECUPERACION DE LOS FUSIBLES TIPO EXPULSION CON LOS DEL TIPO LIMITADOR DE CORRIENTE, OBSERVAMOS:� EL FUSIBLE TIPO EXPULSION ELIMINA LA FALLA

MUY CERCA DE LA TENSION PICO, OCASIONANDO TRANSITORIOS DEBIDO A LA APERTURA DEL CIRCUITO RLC

� EL FUSIBLE TIPO LIMITADOR DE CORRIENTE ELIMINA LA FALLA MUY CERCA AL VALOR NULO DE LA TENSION DE LA RED

� LA TENSION DEL FUSIBLE SE CONTROLA MEDIANTE UN CUIDADOSO DISEÑO DEL ELEMENTO FUSIBLE

� LOS TRANSITORIOS ORIGINADOS SON MUY PEQUEÑOS

Page 61: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

ANALISIS DE FUSIBLE LIMITADOR DE CORRIENTE

Page 62: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

DETERMINACION DE LA CAPACIDAD LIMITADORA DE CORRIENTE

Page 63: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE TRANSFORMADORES DE DISTRIBUCION MEDIANTE FUSIBLES (1)

DEBE CUMPLIR CON LO SIGUIENTE:� ELIMINAR LOS CORTOCIRCUITOS EN LOS

TRANSFORMADORES� EL ELEMENTO FUSIBLE NO DEBE DAÑARSE CON

CORRIENTES DE ENERGIZACION, TOMAS DE CARGA BRUSCA, SOBRECARGAS DE CORTO TIEMPO

� DEBE COORDINAR CON LOS DISPOSITIVOS UBICADOS AGUAS ARRIBA (FUSIBLES O RECONECTADORES)

� PROVEER UN GRADO DE PROTECCION ANTE SOBRECARGAS SEVERAS

Page 64: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CURVAS DE CORRIENTE DE ENERGIZACION/TOMA DE CARGA

Page 65: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

RELACION DE FUSIBLE

ES LA RELACION ENTRE LA CORRIENTE MINIMA DE FUSION Y LA CORRIENTE DE PLENA CARGA DEL TRANSFORMADOR� UNA RELACION ALTA PERMITE MAYOR SOBRECARGA DEL

TRANSFORMADOR PERO ES MAS SEGURO EN LA ZONA DE LAS CORRIENTES DE ENERGIZACION

� UNA RELACION BAJA PERMITE MENOS SOBRECARCA DEL TRANSFORMADOR PERO ES MENOS SEGURO EN LA ZONA DE LAS CORRIENTES DE ENERGIZACION

� VALORES TIPICOS DE LA RELACION FUSIBLE ESTA ENTRE 2 A 4

Page 66: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CURVA DE DAÑO TERMICO DE LOS TRANSFORMADORES

LA NORMA ANSI C-57 PROPORCIONA LAS CURVAS DE DAÑO TERMICO, LAS CUALES DEBEN ESTAR SIEMPRE POR ENCIMA DE LA CURVA DE TIEMPO TOTAL DE ELIMINACION DE FALLA DEL FUSIBLE PROTECTOR� ES PREFERIBLE QUE EL FUSIBLE SEA SEGURO EN LA

ZONA DE DAÑO TERMICO, A PESAR DE QUE SE PIERDA SELECTIVIDAD CON LOS DISPOSITIVOS UBICADOS AGUAS ARRIBA

� ES PREFERIBLE LA FALTA DE SELECTIVIDAD A QUE EL FUSIBLE OPERE CON LA TOMA BRUSCA DE CARGA

Page 67: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

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Page 68: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DEL BANCO DE CAPACITORES MEDIANTE FUSIBLES (1)

LOS FUSIBLES USADOS COMO PROTECCION DE LOS BANCOS DE CAPACITORES DE CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA DEBEN CUMPLIR CON LO SIGUIENTE:� USUALMENTE NO PROTEGERAN CONTRA LA FALLA DEL

DISPOSITIVO� AISLA EL EQUIPO CON FALLA PARA PREVENIR LA RUPTURA

DEL TANQUE� EL FABRICANTE DEL CAPACITOR DEBE PROPORCIONAR LAS

CURVAS DE RUPTURA PARA LA COORDINACION DE LOS FUSIBLES

Page 69: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CURVA TIPICA DE RUPTURA DE UN CAPACITOR

Page 70: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DEL BANCO DE CAPACITORES MEDIANTE FUSIBLES (2)

LA CURVA ANTERIOR SOLO ES ILUSTRATIVA� SE DEBE USAR LAS CURVAS PROPORCIONADAS POR EL

FABRICANTE

EL FUSIBLE DEBE SOPORTAR HASTA EL 135% DE LA CORRIENTE NOMINAL DEL CAPACITOR� PERMITE EL 10% DE SOBRETENSION + 15% DE

SOBRECAPACITANCIA +10% DE CORRIENTE ARMONICA

Page 71: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

PROTECCION DE BANCO DE CAPACITORES MEDIANTE FUSIBLES (3)

LOS CAPACITORES CON CONEXIÓN ESTRELLA CON NEUTRO A TIERRA CON UNA FASE COMPLETAMENTE EN CORTOCIRCUITO:� CORRIENTE DE FALLA = CORRIENTE DE

CORTOCIRCUITO MONOFASICOLOS CAPACITORES CON CONEXIÓN ESTRELLA SIN NEUTRO A TIERRA CON UNA FASE COMPLETAMENTE EN CORTOCIRCUITO:� CORRIENTE DE FALLA MAXIMA = 3 X CORRIENTE

NOMINAL DEL CAPACITOR

Page 72: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

BANCO DE CAPACITORES CON CONEXIÓN ESTRELLA AISLADO DE TIERRA

OPERACIÓNNORMAL

CON FASE aEN CORTOCIRCUITO

Page 73: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CORRIENTE DE ENERGIZACION DE LOS BANCOS DE CAPACITORES (1)

ES UNA CORRIENTE DE ALTA FRECUENCIA AMORTIGUADA SINUSOIDALMENTE: SE DEBE DETERMINAR I2t Y COMPARAR CON LA CARACTERISTICA DEL CAPACITOR QUE ESTA DADA

POR LA FORMULA:

I2t = K Isc[kA] Ic[A]

Page 74: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CORRIENTE DE ENERGIZACION DE LOS BANCOS DE CAPACITORES (2)

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Page 75: Proteccion de Sistemas de Potencia 5

CORRIENTE DE ENERGIZACION DE LOS BANCOS DE CAPACITORES (3)

LOS CAPACITORES CON NEUTRO AISLADO RARAMENTE PRESENTAN PROBLEMAS DE CORRIENTES DE ENERGIZACION

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