FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA DE TRANSMISIN ELCTRICA DE TRANSELEC S. A. ABR!L 200/ Subgerencia de Gestin de Redes TRANSELEC S. A. Chile FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 2 FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC S. A. 1.INTRODUCCIN................................................................................................4 2.NECESIDAD DE LAS PROTECCIONES EN EL SISTEMA DE TRANSMISIN TRANSELEC. .5 2.1SEGURIDAD DEL SISTEMA ELCTRICO............................................................................... 5 2.2ESTABILIDAD DEL SISTEMA ELCTRICO ............................................................................. 5 2.3CONSIDERACIONES ECONMICAS .................................................................................... 6 2.4ESPECIALIZACIN...................................................................................................... 6 3.DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONES..................................................7 3.1FUNCIN DE LAS PROTECCIONES .................................................................................... 7 3.2CARACTERSTICAS FUNCIONALES DE LAS PROTECCIONES......................................................... 7 3.3DEFINICIN DE CONCEPTOS DE PROTECCIN........................................................................ 8 3.3.1General ............................................................................................................. 8 3.3.2Protecciones contra cortocircuitos ............................................................................. 9 3.3.3Protecciones contra otras fallas o perturbaciones. ........................................................ 11 4.TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SIT.....................................................12 4.1DEFINICIONES GENERALES. ......................................................................................... 12 4.2PROTECCIN DE SOBRECORRIENTE................................................................................ 12 4.3PROTECCIN DIRECCIONAL ......................................................................................... 13 4.4PROTECCIN DE DISTANCIA. ........................................................................................ 13 4.5PROTECCIN DIFERENCIAL ......................................................................................... 15 4.6PROTECCIN PARA FALLA DE INTERRUPTOR...................................................................... 16 4.7PROTECCIN DE SOBRE Y BAJO VOLTAJE ........................................................................ 16 4.8PROTECCIN DE SOBRE Y BAJA FRECUENCIA.................................................................... 16 5.FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONES......................................18 5.1TELEPROTECCIONES................................................................................................. 18 5.1.1Sistemas de telecomunicacin................................................................................ 18 5.1.2Esquemas de Protecciones con comunicacin............................................................. 19 5.2RECONEXIN AUTOMTICA ......................................................................................... 23 5.2.1Definiciones. ..................................................................................................... 23 5.2.2Consideraciones para las reconexiones automticas. .................................................... 24 5.2.3Consideraciones para las reconexiones rpidas. .......................................................... 24 6.CRITERIOS GENERALES DE PROTECCIN DEL SIT...............................................25 6.1CARACTERSTICAS DEL SIT......................................................................................... 25 6.1.1Estructura del SIT............................................................................................... 25 6.1.2Fallas en el SIT.................................................................................................. 26 6.2ESTUDIOS PARA EL AJUSTE DE LAS PROTECCIONES. ............................................................. 26 6.2.1Introduccin ...................................................................................................... 26 6.2.2Estudios de cortocircuito. ...................................................................................... 26 6.2.3Estudios complementarios..................................................................................... 28 FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 3 ANEXO - A CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS.............................................. A-1 1.PROTECCIN DE LNEAS CRTICAS ..........................................................................A-2 1.1GENERALES .....................................................................................................A-2 1.2.RECONEX!ONES AUTONAT!CAS.............................................................................A-5 1.3.REOUER!N!ENTOS Y CR!TER!OS DE AJUSTE DE PROTECC!ONES DE D!STANC!A .................A-7 1.+.REOUER!N!ENTOS Y CR!TER!OS DE AJUSTES DE LAS PROTECC!ONES D!FERENC!ALES DE LNEA11 1.5.OTROS REOUER!N!ENTOS ................................................................................. A-12 2.PROTECCIN DE LNEAS NO CRTICAS ................................................................... A-13 2.1GENERALES ................................................................................................... A-13 2.2RECONEX!ONES AUTONAT!CAS. .......................................................................... A-15 2.3REOUER!N!ENTOS Y CR!TER!OS DE AJUSTE DE PROTECC!ONES DE D!STANC!A ............... A-16 2.+OTROS REOUER!N!ENTOS ................................................................................. A-20 ANEXO - B CRITERIOS DE PROTECCIN DE BARRAS DEL SIT................................. B-1 1.PROTECCIN DE BARRAS CRITICAS (500 KV, 220 KV Y 154 KV} .....................................B-2 1.1.GENERALES .....................................................................................................B-2 2.PROTECCIN DE BARRAS NO CRTICAS (154 KV Y MENOS}.............................................B-4 ANEXO - CCRITERIOS DE PROTECCIN DE TRANSFORMADORES AUTOTRANSFORMADORES, REACTORES Y CONDENSADORES ESTTICOS.................. C-1 ANEXO - D.CRITERIOS DE PROTECCIN DE REACTORES, CONDENSADORES SHUNT Y CONDENSADORES SERIE..................................................................................... D-1 1.PROTECCIN DE REACTORES ................................................................................. D-2 2.PROTECCIN DE BANCOS DE CONDENSADORES ESTTICOS ....................................... D-2 3.PROTECCIN DE BANCOS DE CONDENSADORES SERIE............................................... D-3 ANEXO - ECRITERIOS DE PROTECCIN DE INTERRUPTORES Y OTROS EOUIPOS. ..... E-1 1.PROTECC!ON DE !NTERRUPTORES ................................................................................ E-2 2.OTRAS PROTECC!ONES Y EOU!POS ASOC!ADOS................................................................ E-3 3.OTRAS CONS!DERAC!ONES ......................................................................................... E-4 F.LISTA DE NUMEROS ANSI PARA DISPOSITIVOS DE PROTECCIN........................F-1 INTRODUCCINFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 4 1.INTRODUCCIN ElconjuntodeproteccionesdelSistemadeInterconectadodeTRANSELECS.A.(SIT)comprende unacomplejaconjugacindeajustesycoordinacionesentrelosdiferentesdispositivosque comprenden la red, con el objetivo de dar fiabilidad al sistema elctrico en su conjunto. Cadaunadeestasproteccionestieneunaimportanteincidenciaenelsistemaengeneralyporlo tanto afectan directamente las reas tcnicas del SIT, es por esto que es de suma importancia dar a conocerundocumentoqueresumaydpautasparaelbuenfuncionamientodelossistemasde protecciones.EsteeselobjetivoprincipaldeldocumentoFilosofadeProteccindelSistemade Transmisin de TRANSELEC S. A. Elpresentedocumentopretendedaraconocerloscriteriosgeneralesdefuncionamientodelas protecciones para facilitar la operacin de las actuales instalaciones, as como tambin de las futuras que comprendern el sistema. Lapresentacindelostemasserealizaen6captulos.Enloscaptulos2,3y4seentregalos conceptosycriteriosbsicosqueconsideranlaestructuradelsistemadeprotecciones,entregando ademsunadescripcindeestas.Enelcapitulo5seexplicanbrevementelasfuncionesoequipos complementariosalasproteccionesyqueseempleanparaelmejoramientodelsistemade proteccin y las condiciones en las que estas comunicaciones se deben realizar. En el capitulo 6 se detallan los criterios generales de proteccin del SIT, considerando las condiciones de operacin de ste y su topologa. Cabehacernotarqueesnecesariohacerunarevisinperidicacada2aos,deestoscriteriosde proteccinconelobjetivodeadecuarse,porunapartealoscambiosenlasNormativas,yporotra parte a los cambios que pudiera sufrir el sistema de transmisin de Transelec. Es por esta razn que sehadispuestodeanexosindependientesconcriteriosdeproteccinparaLneas,Barras, Transformadores,yotroselementos,loquepermitirrevisionesoactualizacionesindependientes para los distintos equipos de proteccin empleados en el sistema. NECESIDAD DE LAS PROTECCIONES EN EL STTFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 5 2.NECESIDADDELASPROTECCIONESENELSISTEMADE TRANSMISIN TRANSELEC. Enestecaptulosedefinenlascaractersticasprincipalesquejustificanlainstalacin,operaciny mantencin de los equipos de proteccin en un sistema de potencia. 2.1Seguridad del Sistema Elctrico Debido a su complejidad, los sistemas elctricos de gran potencia se ven sometidos a perturbaciones cuyasconsecuenciasimpidenelcorrecto funcionamientodelaredelctrica,yportantodificultanla transmisindeenerga.Cuandounafallaoperturbacinesmantenidaenelsistema,estaspueden llegar a bloquear el sistema elctrico hacindolo inoperante provocando prdidas de consumos, de generacin,opeoran,desconexindeunagranpartedelsistemainterconectado,generandocon esto grandes perdidas para las empresas y clientes. Comolasfallasyperturbacionessoninherentesalossistemaselctricos,esdecir,esimposible impedir su existencia, los equipos de protecciones se disean con el objetivo de que estos fenmenos permanezcan el menor tiempo posible en el sistema elctrico, posibilitando as una mayor seguridad en el suministro de la energa elctrica. Las funciones principales de una proteccin son detectar en forma rpida, segura y eficazmente las situaciones anmalas y entregar rdenes rpidas a los equipos de interrupcin para que estos aslen la zona fallada. 2.2Estabilidad del Sistema Elctrico Dependiendodeltipode fallaalaqueelsistemaelctricosevesometido,ste responder,siendo susproteccioneslasencargadasdeevitarquelasfallassemantenganportiemposquepuedan provocarlainestabilidaddelsistemaelctrico.Elcasomscomndefallas,yengeneralque provocan mayores efectos debido a los cambios bruscos de tensiones y corrientes en el sistema y en elcambiodeconfiguracionesalasqueseexpone,sonloscortocircuitos.Estasfallasprovocan desequilibriosseverosentrelageneracinylacargainduciendoencasosseverososcilacionesde potencia y de voltaje. Considerando una operacin en falla del sistema, la capacidad para volver a la estabilidad depender entre otros factores de la rapidez con que se pueda despejar el cortocircuito en el sistema. Se define entonces un tiempo critico de despeje de falla que va a ser el tiempo mximo admisible en el que la falla debe ser despejada para asegurar que el sistema volver a la estabilidad. Las protecciones por tanto adems de ser seguras y eficaces, deben tener la capacidad de operar en el menor tiempo posible, despejando la falla y permitiendo mejorar el lmite de estabilidad transitoria del sistema y aumentar la capacidad de transporte de la red. NECESIDAD DE LAS PROTECCIONES EN EL STTFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 6 2.3Consideraciones econmicas Unavezquelossistemasdepotenciaseexponenafallas,losequiposquelocomponenquedan expuestosacondicionesanormalesdefuncionamiento,provocandoenalgunoscasosdaoso destruccin de algunos equipos. Es decir, adems de las perdidas econmicas por la interrupcin del transportedeenergaelctricaesteldaoenlosequiposdelared.Engenerallainversinen equipos de protecciones se justifica de esta manera, invirtiendo en promedio entre un 8 y un 15 por ciento del costo total, en estos equipos. Los beneficios de proteger el sistema elctrico son: a.Mayor seguridad b.Mantencin de la estabilidad del sistema. c.Disminucin del costo y tiempo de reparacin de los equipos, al ser menores los daos. d.Disminucin de la inversin en equipos de reserva al ser ms corto el tiempo de reposicin de los daados. e.Mayordisponibilidaddeloselementosdelsistemadepotencia,considerando que las fallas aislaran selectivamente los puntos fallados. Otro de los aspectos econmicos a considerar es el mantenimiento de los equipos de protecciones, que es especialmente importante por tratarse de equipos que permanecen largos tiempos en reposo y que adems deben estar preparados para actuar en cualquier instante. 2.4Especializacin Como sistema de protecciones se debe entender no solo al un conjunto de elementos destinados a protegerequiposolneasdentrodelsistemadepotencia,sinotambinalametodologade proteccin de la red elctrica considerando para ello todas las variables y la interconexin de este con otrossistemaselctricosenestudio,empleandoparaellolosdiferentesdispositivosdisponibles.La eficaciaconseguidaporelsistemadeproteccionesdependerdeldiseo,instalacin,puestaen servicio,mantenimientoysupervisinseancorrectos.Paraellosedebecontarconunequipo tcnicoespecializadoquepuedaabsorberloscambiostecnolgicosenelreayaplicarlosalas condiciones que la red requiera. DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 7 3.DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONES 3.1Funcin de las Protecciones La funcin de las protecciones dentro de la red elctrica, es originar la pronta salida de los elementos que estn sufriendo una falla, o que estn provocando una operacin anormal poniendo en peligro los otros elementos de la red. Estasproteccionessumadasaotrosequiposasociados(localizadores,osciloperturbgrafos, reconectadotes automticos, equipos de medida) deben proporcionar la informacin suficiente acerca de la ubicacin y tipos de fallas o perturbaciones que se provoquen en el sistema, y en la medida que la falla sea transitoria, permitir que el sistema recupere su configuracin previa a la falla. 3.2Caractersticas funcionales de las Protecciones Cada una de las protecciones debe presentar ciertas caractersticas que permitan proteger el sistema elctrico como antes se mencion. Estas caractersticas son: Selectividad.Cadaproteccindebesercapazdedefinirexactamentequetipodefallaeslaquese estaenfrentandoparapoderdiscriminarsidebeonoactuarypoderaislarsololoselementos fallados. Confiabilidad.Estacaractersticaexplicalacapacidaddelaproteccinparacomportarse adecuadamente, y est en funcin de la capacidad de los equipos para saber ante que condiciones no debe actuar (seguridad) y ante las que si debe actuar (obediencia). Rapidez.Eseltiempoquetranscurredesdesucedidalafallahastaeldespejedelamisma, considerandolasumadetodoslostiemposdelosequiposinvolucradosenlalabordedespeje. Mientrasmenoresstemejoresposibilidadestieneelsistemadepotenciademanteneruna condicin estable de funcionamiento. Sensibilidad.Esteesuntrminoqueposeedosacepciones.Frecuentementeusadocuandonos referimos a la corriente mnima de operacin de la proteccin, y tambin se usa en protecciones de alcance definido para medir la capacidad de deteccin de la falla. Discriminacin de fase. Es la capacidad del elemento de proteccin para definir en que fase o fases se provoca la falla. Flexibilidad.Estacaractersticaeslaqueposeeunaproteccinparaadecuarseyoperarantelos distintos cambios que sufre la red. Facilidaddemantenimiento.Estacaractersticaconsideratantolosmediosnecesariospararealizar mantenimiento y los tiempos de indisponibilidad de la proteccin por mantenimiento. DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 8 3.3Definicin de conceptos de proteccin 3.3.1General En esta seccin entregaremos una serie de definiciones que sern empleadas en este documento y que son de uso general. Falla.Anomalaseveraenelsistemaelctricoyqueprovocacambiosbruscosenlasvariables impidiendo la operacin normal del mismo. Entre las fallas se encuentran los cortocircuitos y las fases abiertas en un Sistema de transmisin. Perturbacin. Anomala del sistema que, aunque provoca cambios en la operacin normal de este, sufuncionamientopuedemantenerseenestacondicinporbrevesmomentos.Entrelas perturbaciones se encuentran las oscilaciones de potencia estables. ElementodelSistemaelctrico.EscadaunadelaspartesquecomponenelSistemade Transmisin(lneas,barras,reactores,condensadores,transformadores,autotransformadores,etc.) necesarios para realizar la labor de transferencia de potencia en la red. Cada uno de estos elementos sedebernpoderprotegeryaislarindividualmente(salvoexcepciones)medianteinterruptoreso seccionadores, o fusibles. Proteccinesunequipoofuncindentrodeunequipo,capazdedetectar,medianteel procesamiento de seales analgicas (corrientes y tensiones) y digitales, una falla o perturbacin en un sistema elctrico y permitir su despeje en el tiempo en el cual se ajust. ReldeProteccinesunequipodestinadoalaproteccindealgnoalgunoselementosdel sistema elctrico y que puede contener una o ms protecciones. Se distinguen bsicamente dos tipos de rels de proteccin: Unifuncionales y multifuncionales. SistemadeProteccionesesunconjuntodeproteccionesorelsdeproteccinydems equipamiento necesario para detectar una falla para la que est diseado, y que ocurra dentro de su alcance. Su objetivo es actuar en el menor tiempo posible y minimizar las perturbaciones provocadas enelsistemaelctricoevitandodaosquepudierancausarlasfallasoperturbaciones,enlos equipos. Un Sistema de Protecciones est compuesto al menos por lo siguiente: transformadores de corriente,Transformadoresdepotencial,Protecciones,interruptoresdepotenciayotrosequipos adicionales necesarios y suficientes para realizar su funcin. Zona de proteccin se le denomina a la parte del sistema que se puede proteger y aislar y que esta delimitada por interruptores de potencia capaces de realizar esta tarea. En la mayora de los casos, cadaelementodelaredconstituyeunazonadeproteccin,habiendoalgunasexcepcionesenlas que,porejemplo,eltransformadorestunidoalalneasininterruptorintermediooelcasode transformadores en paralelo. El alcance de una proteccin es aquella parte del sistema que es capaz de ver la proteccin en condicin de falla. DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 9 Criteriodeproteccin eslametodologaparaimplementarunaproteccinconsiderandoquedebe estar coordinada con otras protecciones a fin de lograr un sistema de proteccin eficiente y robusto. 3.3.2Protecciones contra cortocircuitos 3.3.2.1Definiciones Generales Para proteger los sistemas de potencia contra cortocircuitos, se emplean en general tres sistemas de protecciones:SistemadeProteccinPrimariooSISTEMA1,SistemaProteccinSecundarioo SISTEMA 2, y Sistema de Proteccin de Respaldo. Los Sistemas 1 y 2 estn compuestos por un conjunto de protecciones que intenta cubrir la totalidad de las fallas posibles del elemento a proteger. ElSistemadeProteccindeRespaldoestcompuestoporunconjuntodeproteccionesdestinadas dar respaldo desde la misma Subestacin o desde Subestaciones adyacentes, a los Sistemas 1 y 2, de modo que la no actuacin de estos ltimos, sea por indisponibilidad o por insuficiente sensibilidad, sea cubierta por el Sistema de Proteccin de Respaldo. Elrespaldopuedeserdesempeadoporproteccioneslocales,remotas oambas,locualdalugara los trminos "respaldo local" y "respaldo remoto". Se denominan "Sistema 1" y "Sistema 2" al conjunto de rels de proteccin, diferenciados cada uno de ellos y con las siguientes caractersticas: Alimentacionesauxiliaresatravsdeconjuntos batera-cargadordiferenciadosycircuitos con rels termomagnticos independientes. Informacionesdecampoduplicadas,independientesycableadasconlastensionesde batera correspondientes a cada sistema. Disparo a interruptores con bobinas de accionamiento duplicadas e independientes. Armarios diferenciados para cada sistema. Ncleos de transformadores de corriente independientes para cada sistema. Enrollamientosdetransformadoresdetensinycircuitosindependientesparacada sistema. Utilizacin de canales de teleproteccin diferenciados y equipos fsicamente separados. Comoloselementosdeproteccindelsistemadepotencianoseduplicanporsualtocosto,estossistemascuentanconunaproteccincontra fallodelinterruptor (proteccinderespaldolocal),cuya funcin es actuar en caso que los Sistemas 1 o 2 hayan visto la falla, pero el interruptor no hubiese abierto.Esterelenvaunasegundasealdeaperturaalinterruptor(Retrip)ysiaunnoacta, provocarlaaperturadetodoslosinterruptoresquepuedenaportaralafalladesdeunazona adyacente. El alcance de esta proteccin es mayor que las protecciones bsicas de un elemento, por lo que se debe coordinar el tiempo considerando stas. DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 10 3.3.2.2Funcionamiento de las Protecciones Un Sistema de proteccin (Sistema 1 o 2) debe actuar sobre todos los interruptores que dividen una zonadeproteccin.Sualcancedebesertalquesesolapeconlosalcancesdelossistemasde proteccindeloselementoscontiguos.Conestadisposicinsedisparanunnmeromnimode interruptores para despejar una falla y al mismo tiempo se protegen todos los puntos del sistema. UnsistemadeproteccindeRespaldodebe actuar cuandoseproduzcaunerrorenladeteccin de una falla del sistema de proteccin (Sistemas 1 o 2) o cuando el interruptor encargado de aislar la fallanolohaga.Paralograrestafuncionalidadseinstalaestesistemadeproteccinenuna subestacindistintaa ladelosSistemas1y2.Conestolaproteccinderespaldo quedaconun alcance mayor y en caso de actuar lo hace desconectando un mayor nmero de elementos. Por esta razn,sutiempoderespuestadebesermslentoqueeldelosSistemas1o2,conlocual,al producirseunafalla,ambasproteccionesarrancanperolosSistemas1o2aislarnprimeroel elemento fallado, impidiendo que la de respaldo complete su ciclo de funcionamiento. Si el sistema de proteccin es respaldo de varios sistemas principales (1 y 2), el tiempo de actuacin debe ser mayor que el mayor tiempo de estos Sistemas. Eninstalacionesdemenorimportancia(SistemasdeSubtransmisinuotros)oenelementoscon muybajaprobabilidaddefalla,sepuedeprescindirdeunSistemadeProtecciones(1o2), manteniendo en cualquier caso, Sistemas de proteccin de respaldo remoto Porotraparteydebidoaquelosinterruptoresdepoder,transformadoresdecorrientey transformadoresdetensinnoseduplicanporsuelevadocostorelativo,suconfiabilidadsemejora mediante la duplicacin de los circuitos de disparo de los interruptores, multiplicacin de ncleos de Transformadores de Corriente, y multiplicacin de circuitos de potencial. Adicionalmente, la no duplicidad de interruptores se suple con la incorporacin de protecciones para falla de interruptor (Sistema de Proteccin de Respaldo local), las cuales tienen como objetivo permitir el despeje de una falla ante la no apertura del interruptor del elemento fallado. Estas protecciones se activan con la deteccin y operacin de las protecciones de los Sistemas 1 o y transmite una nueva orden de disparo al interruptor. Si detecta que el interruptor no ha conseguido despejar la falla en un tiempo determinado,transmite nuevamente una orden de disparo pero ahora a la zona adyacente a la fallada, desde la cual se sigue alimentando la falla. Solo el rel para fallo del interruptor posee una selectividad menor que los dos sistemas (1 y 2) pero mayor que el sistema de respaldo remoto. Esta caracterstica permite que el tiempo de actuacin de laproteccinparafalladeinterruptorseamayorqueeldelaproteccindesistema1ysistema2, pero menor que el de alguna proteccin de respaldo remoto. En general, la proteccin para falla de interruptor ha sido hasta hoy un elemento independiente de los Sistemas1y2,sinembargo,productodelaspotencialidadesdelosnuevosrelsdeproteccin,la inclusindeestafuncinenambossistemas,permiteduplicarestaproteccinsindisminuirla seguridad del sistema en conjunto. Debidoaquelossistemasdeproteccinprincipalysecundario(Sistema1ySistema2),se encuentranenlamismaSubestacinpuedentenerlasmismascausasdefalla,serecomienda siempre contar con una proteccin de apoyo remoto. DESCRIPCIN GENERAL DE LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 11 3.3.3Protecciones contra otras fallas o perturbaciones. Lasperturbacionessedefinencomocualquieranomalaenelsistemaquehacequeestenose encuentreestableperoquepermitesuoperacin.Entreestasseencuentran,sobretensiones, calentamientos,sobrecargasmantenidas,oscilacionesdepotencia,etc. Sonmenos frecuentesyno afectan del mismo modo los elementos del sistema de potencia. Detodasformasesnecesarioprotegercualquierelementodelsistemaquepuedaserafectadopor condicionesanmalasyqueestorepercutaen elfuncionamientonormaldelsistemaelctrico.Para estosedebenimplementarfuncionesoinstalarelementosqueevitenquedichasperturbaciones evolucionen provocando daos o inestabilidades en el sistema. Esposibletambin,quealgunasdelasperturbacionesdelsistemadetransmisinprovoquenla operacindealgnsistemadeproteccinenformaerrnea,generandoproblemasmayoresal sistemadetransmisin.Pararevitaresto,sehabilitanfuncionesquepermitanalosSistemasde proteccin,bloquearoactuarsegnalgunoscriteriosdefuncionamientomanteniendolaseguridad del sistema elctrico. TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 12 4.TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SIT En el capitulo anterior se analizaron y entregaron las definiciones generales ms comnmente usadas en protecciones en un Sistema de transmisin. Enelpresentecaptuloseentregaundesglosegeneraldelostiposyfuncionamientodelas protecciones usadas en el Sistema de Transmisin de Transelec. 4.1Definiciones generales. Segnsualcancelasproteccionessepuedendividirendosgrupos:lasproteccionesdealcance definido y las protecciones de alcance indefinido. Acontinuacindaremosunasdefinicionesbsicasdeconceptosempleadosenlossistemasde protecciones: Protecciones de alcance definido. Son protecciones que detectan fallas o perturbaciones dentro de un rea de la red delimitada por sus transformadores de corriente o potencial, los cuales informan a la proteccin. Las protecciones de alcance indefinido, o abiertas. Son protecciones que poseen un alcance que esfuncindesuajusteydelascondicionesdeoperacindelSistemaelctrico,noestandosus lmites asociados a un punto fsico en la red. Laoperacindeunaproteccinsedefinecomoelcambiodeestadodesuscontactosdesalida cuando detecta una perturbacin o falla de magnitud suficiente y dentro de su alcance. La operacin de un sistema de proteccin es la conclusin de todas las acciones que realiza este sistema para poder aislar la zona defectuosa del resto del sistema de potencia adems de sealizar y registrar el evento. Lareconexinautomticadeuninterruptoreslaaccindecierredeuninterruptorrealizadapor algn dispositivo habilitado para tal efecto o como una funcin dentro de algn equipo de proteccin. Reldesincronismoosyncrochekesundispositivodebloqueo/habilitacindeunareconexin, cuyo objetivo es que no existan desfases en las tensiones de ambos lados del interruptor. 4.2Proteccin de sobrecorriente Estetipodeproteccionesmidelascorrientesdelelementodelsistemadepotenciaqueest protegiendo y acta cuando alguno de estos es superior a la establecida en su valor de ajuste. Segn suscurvascaractersticasdetiempodeactuacinsedistinguentrestipos:instantneas,detiempo TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 13 definido,detiempoinverso(consusvariantes:muyinversoyextremadamenteinverso).Estas proteccionessonprincipalmenteutilizadasensistemasdetransmisinradialesyseclasificanentre las de alcance indefinido. Enlamedidaquelossistemasseinterconectansecomprometeseveramentelaseguridaddeun esquema de proteccin de este tipo al cambiar el sentido de aporte y las magnitudes de corriente en funcindelaconfiguracindelaredysituacindefalla;ascomotambinsuselectividad,al aumentarelnumerodefuentesintermediasdeaportealafalla.Ensistemasdetransmisinse utilizanproteccionesdesobrecorrientedealcancedefinido,quepermitenunmayorgradode selectividad, rapidez y fiabilidad. Las protecciones de sobrecorriente pueden ser de fase o residuales, segn la magnitud de corriente que tengan como variable de entrada. 4.3Proteccin direccional Laproteccindireccionalactaenfuncindelmdulodedosmagnitudeselctricasysudesfase, siendo su ecuacin general: ( ) cos2 1M M Donde representa el ngulo entre M1 y M2 y el ngulo de par mximo, as denominado porque la tendencia de operacin es mxima cuando ste es el desfase entre ambas magnitudes. Losrelsdesobrecorrientedireccionalresuelvenelproblemadedarproteccinaunsistemade elctricoenmallado,sumandoaestounescalonamientoenlostiemposdeactuacindelosrels, comprometindose en parte la rapidez que es un factor importante en un sistema de transmisin. Estasproteccionessonutilizablescuandoesnecesariaunadeteccincomplementariadefalla residual de alta resistencia. La proteccin direccional tambin se emplea como complemento a la proteccin de distancia con el objetivo de dar mayor selectividad a estas. 4.4Proteccin de distancia. Elprincipiodeoperacindeestaproteccinesactuarcuandolaimpedanciacaractersticadel sistemaenelpuntoqueestaprotegiendoalcanzaosuperalosvaloresdeajustequeposeelaproteccin. Estaproteccincalculaconstantementelaimpedanciadelsistema,medidaenelpuntoenquese encuentra instalada, y la compara con sus valores de ajuste. Paraesteefectoestasproteccionesrecibeninformacindelatensinenelpuntodemedidayde corrientesquecirculanporelelementoprotegidoparalocualseutilizanlostransformadoresde medida.Losparmetrosdelaredsevernafectadoscuandoseproduzcanfallasoperturbacionesenel sistema de potencia.Dependiendo del tipo de perturbacin o falla el valor de impedancia de la red cambiara ms rpido o ms lento y en mayor o menor grado. TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 14 Esta proteccin cuenta comnmente con tres zonas o ms zonas de operacin que se definen en un plano R - X (resistencia-reactancia) y que son empleadas para dar tiempos distintos de actuacin de laproteccin.Enfuncindelasformasdelaszonasexistenproteccionesdedistanciacon caracterstica de impedancia, de admitancia, de reactancia y poligonal. Cada una delaszonasque se define en la proteccin determina la proporcin de impedancia de la lneaqueproteger yquepermitedaruncriteriodeselectividaden funcindeladistanciaentrela ubicacin de la proteccin y el punto de falla. Esto permite clasificar a este tipo de protecciones como de alcance definido. Hayefectosqueproducenimprecisinenlascaractersticasdeoperacindeestasprotecciones,y que se deben tener en consideracin al momento de su aplicacin. -Lacomponentedecorrientecontinuaqueaparecedurantelosperodos subtransitorios y transitorio de una falla, hace que sta parezca ms cercana y podra provocar el sobrealcance de la proteccin. -Fallas muy cercanas a la ubicacin de la proteccin podran provocar una depresin total de la tensin medida por la proteccin, impidiendo que acte correctamente. -Silaproteccinpierdelainformacinsuministradadesdelostransformadoresde tensin, por falla de estos o sus circuitos secundarios, medir una impedancia nula lo que podra provocar su operacin errnea si no cuenta con mtodo para impedirlo. -Al cerrar una lnea sobre una falla, la informacin de tensin inicial es la de la lnea desenergizada, es decir, nula. -Los errores en la razn de transformacin de transformadores de corriente y tensin tambin producen imprecisin en la medida. -Los elementos que aportan corrientes a una falla entre la ubicacin de la proteccin y el punto de falla provocan un aumento de tensin en el tramo comn de circuito que aumenta la impedancia vista por la proteccin y provoca su subalcance. -Porotrapartesiexistedesfaseentrelascorrientesqueaportanalafalla,la resistencia de arco de la falla puede ser vista por la proteccin como una impedancia compleja y provocar sub o sobrealcance, segn el caso.Este es uno de los motivos por los que se aconseja restringirla conexin de elementos en Tap-off. Lasconsideracionesdescritastransformanalasproteccionesdedistanciaenproteccionescon alcancedefinidolimitadoelcualdependeprincipalmentedeloserroresdelasmedidasydela impedanciafuenteequivalenteubicadadetrsdelaproteccin,noobstante,debidoasualtogrado de selectividad, confiabilidad y costo relativo, estas protecciones son las ms utilizadas para proteger lneas de transmisin. La selectividad en estas protecciones se basa en escalonamiento de zonas y tiempos. TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 15 Laprimerazonaseajustaparaoperacininstantneayprotegegranpartedelalnea.Noes posible proteger completamente toda la lnea con esta zona, por las imprecisiones en la medida, que podranprovocarlaoperacindelaproteccinparafallasmsalldelalnea.Adems,diferentes topologas del sistema elctrico o, incluso, distintas combinaciones de fuentes que aportan a una falla y que favorecen la incerteza para definir con alta precisin la ubicacin de la falla. Unasegundazonaprotegetodalalneamslasubestacinypartedelalneasiguiente.Una tercerazonaincluyelalongitudtotaldeestaslneasycumplelafuncindedarapoyocontra cortocircuitos en el sistema. Elrestodelaszonasqueesposibleutilizarenunaproteccindedistanciacumplenfuncionesde respaldo y de complemento a los esquemas de teleproteccion. Paradarselectividad,laoperacindetodaslaszonasdebesertemporizada.Estopermitequela segunda zona acte en forma retardada respecto a la primera zona, en tercera zona con respecto a segunda zona, y as sucesivamente. Cuandounelementodelsistemaelctricoestincorporadoenunaparteimportantedelsistema,el despejedeuna fallaen cadazonadeproteccinsedebehacerde maneraselectivaeinstantnea. Estanecesidadhamotivadoeldesarrollodeproteccionesdealcancedefinidoenbarras (diferenciales), transformadores (diferenciales) y lneas (protecciones asistidas por comunicacin). 4.5Proteccin Diferencial Elprincipiodefuncionamientodelasproteccionesdiferencialessebasaenlasumadedosoms magnitudes elctricas, que se compara con un valor ajustado en la proteccin. Encondicionesnormalesdeoperacin,lasumavectorialdelascorrientesqueseinyectaaun determinado elemento es igual a las que salen de l, condicin que cambia cuando existe una falla en entrelazonadelimitadaporlostransformadoresdemedidaqueinformanalaproteccin.Esto muestra que la proteccin diferencial es de alcance definido contra cortocircuitos. Poseeninconvenientesenelprocesodemedidadelasintensidades,loscualessedebena magnetizacin,prdidasysaturacindelostransformadoresdecorriente.Estoprovocacorrientes diferenciales de desequilibrio permanente, que aumentan cuando se provocan fallas fuera del alcance delaproteccin.Parasolucionaresteproblemaseintroducenfactoresdeestabilizacinenla proteccin. En protecciones diferenciales se pueden enumerar al menos las siguientes consideraciones: -Cuandoexistenmuchoscircuitoscuyascorrientessedebensumar,seacumula mayor desequilibrio debido a errores en los transformadores de medida. -Silapotenciadecortocircuitoesmuyelevada,unafallaexternacercanapuede provocar la saturacin total de uno o ms transformadores de corriente por los cuales circula la suma de las corrientes que aportan el resto de las lneas. -La configuracin de una barra compleja no es siempre la mismo, por lo que hay que informaralaproteccindelaconfiguracinrealencadamomentoparaquela medida sea correcta y sean selectivas las rdenes de disparo emitidas. TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 16 -Las graves consecuencias que sobre el sistema tienen tanto la prdida de una barra comolapresenciamantenidadefallaenbarrasexigenalaproteccinrapidez, seguridad, obediencia y selectividad. -SisecuentaconbuenosmediosdecomunicacinentrelasSS/EE,puede establecerseunaproteccindiferencialparalalneaquelasinterconecta,enviando los datos de cada subestacin al otro extremo. 4.6Proteccin para Falla de Interruptor Estaproteccindebedetectarsiuninterruptornodespejunafallaysecomponedeunidadesde arranque, deteccin, temporizacin y disparo.Cuandoseproduceunafallaenalgnelemento,elinterruptordeberecibirunasealdeapertura. Estamismasealdeberserrecibidaademsporestaproteccinquecomienzaunaprimera temporizacin.Unavezterminadoeltiempo,reenvalasealdedisparosobrelaotrabobinadel mismointerruptor,ycomienzaunasegunda temporizacin.Siaunasnoesdespejadala falla,una vez terminada la segunda temporizacin enva una seal de apertura a los interruptores adyacentes desdedondesesiguealimentandolafallaademsdelotroextremodelalnea(mediante comunicacin). En el caso que el interruptor tenga una falla mecnica, no pudiendo separar los contactos, o una falla elctrica, manteniendolacorrientedecortocircuitoatravsdeunarco, laproteccincontra fallode interruptor debe detectar si el interruptor no ha despejado la falla por lo que se debe utilizar alguno de los contactos auxiliares del equipo para dar una informacin clara a la proteccin. 4.7Proteccin de Sobre y Bajo Voltaje Losrelsdesobreybajovoltajemidenlatensinenlabarraquesedeseaprotegeryactanante valores superiores o inferiores al del ajuste de la proteccin. Estas protecciones, al igual que las de sobrecorriente, tienen caractersticas de tiempo inverso, instantnea o tiempo definido. Losrelsdebajovoltajeseempleanparaprotegerequiposque,encondicionesdebajatensin, sufrendeterioroscomoenelcasodeCC/EE.Adems,permitenlaseparacindesectoresdel sistema elctrico durante la recuperacin de una cada de servicio, dando prioridad al sistema troncal. Losrelsdesobrevoltajeseempleanprincipalmenteparaevitarlosdaosenaislacionesoincluso perforaciones que los equipos. Tambin se emplean estos rels para detectar diferencias de potencial entre el neutro del equipo y tierra (en bancos de CC/EE, barras, etc.) 4.8Proteccin de Sobre y Baja Frecuencia Estos rels actan al igual que los de voltaje, ante valores superiores e inferiores a un valor de ajuste. Pueden ser de tiempo inverso o instantneo, pudindose asociar a esto una temporizacin constante. TIPOS DE PROTECCIONES USADAS EN EL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 17 Suusoprincipaleslaseparacindesectoresdelsistemaelctrico,paratratardemanteneren servicio parte de l. FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 18 5.FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONES 5.1Teleprotecciones Como se ha indicado en el capitulo 4 el estado de los sistemas de potencia exige que el despeje de la fallaencadazonadeproteccinseaselectivaylomsrpidaposible.Enelcasodelaslneas,al existir distancias importantes entre los extremos a proteger se ha creado la necesidad de desarrollar protecciones de lnea asistidas por comunicaciones, con el fin de darles un alcance ms definido. En estecaptulosedescribensomeramentelostiposdecomunicacionesempleadosparaprotecciones de lneas en el sistema interconectado TRANSELEC. Unsistemadeproteccinconcomunicacinincluye,ademsdelrestodeequiposcitadoseneste documentonecesariosparalafuncindeproteccin,unsistemadeteleproteccin.Estesistema tiene como funcin trasladar de forma adecuada las seales de proteccin de uno a otro extremo de lneayestasuvezcompuestoporlosequiposdeteleproteccinyporelsistemade telecomunicacin, siendo ste el conjunto formado por los equipos de telecomunicacin y el enlace fsico que los interconecta. El equipo de telecomunicacin puede estar diseado especficamente para la transmisin de seales de proteccin aunque, en general, se emplean equipos normalizados, siendo necesarios los equipos deteleproteccinparalaadecuacindesealesentrelosequiposdeproteccinyde telecomunicacin. 5.1.1Sistemas de telecomunicacin Lossistemasdetelecomunicacinutilizadosporlossistemasdeproteccinconcomunicacinse clasifican segn el medio a travs del cual se realiza la transmisin, pudiendo ser ste onda portadora sobre la propia lnea, radioenlace, fibra ptica o hilo piloto. Ennuestraempresaseempleanlosdosprimerosmedios,yenlneasmuycortasloshilospiloto. Fibra ptica an no se ha instalado en nuestra red por lo que no se tratar en el presente documento. SistemasdecomunicacinatravsdeOndaPortadora.Enestesistemadecomunicacinse envansealesdebajaenergaenaltafrecuenciaatravsdelosconductoresdelcircuitode potencia. El acoplamiento a la lnea puede hacerse fase a tierra o entre fases.Los factores crticos enestesistemadetelecomunicacinsonlaatenuacindelaseal,labaja relacinseal/ruido yel ruido generado por un cortocircuito, momento en el que es necesario transmitir la seal. Sistemade telecomunicacina travsde Microondas.Permitelatransmisindeunnmero alto de canales y puede ser de dos tipos: Radioenlace analgico y Radioenlace digital Estesistematienecomoinconvenientes,parasuusoenprotecciones,losfenmenosde desvanecimiento,dedispersineneltiempodetransmisinydenoinmunidadalasinterferencias electromagnticas. FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 19 5.1.2Esquemas de Protecciones con comunicacin. Yasehaindicadoquelossistemasdeproteccinconcomunicacinsondealcancedefinido,pero debe distinguirse entre: -Sistemasdeproteccinnounitariosdealcancedefinido.Sebasanenunaproteccinde alcance no definido en cada extremo de lnea.Lo son los de distancia con comunicacin.Requieren del sistema de teleproteccin para ser de alcance definido pero, sin l, actan como dos protecciones independientes,selectivasporescalonamientodezonas.Proporcionanapoyoremotoaelementos adyacentes. -Sistemasdeproteccinunitariosdealcancedefinido.Losonlosdecomparacindireccional, comparacin de fase y diferenciales; y se caracterizan porque requieren del sistema de teleproteccin para realizar su funcin bsica de proteccin.El sistema de proteccin incluye una nica proteccin, compuesta por los equipos de proteccin de ambos terminales de lnea y el sistema de teleproteccin que los comunica.El sistema no proporciona proteccin de apoyo a elementos adyacentes. Enelempleodelasproteccionesconcomunicacinsepuedendefinirdistintosesquemasde funcionamiento, entre los que se destacan: -Protecciones de distancia en esquema de aceleracin. -Protecciones diferenciales de lnea con teleproteccin -Sistema de proteccin por comparacin de fase 5.1.2.1Sistema de Proteccin con comunicacin de rdenes Segnlaelaboracindelasealatransmitir,y elusoquedela misma hacelaproteccindecada extremo de lnea, existen distintos esquemas de comunicacin de los sistemas de proteccin: -Esquema a bloqueo.La proteccin de cada extremo de lnea debe recibir, en presencia de una falla fuera de la lnea, una orden de bloqueo que impida su decisin de disparo. -Esquema a disparo.La proteccin de cada extremo de lnea debe recibir, en presencia de falla en la lnea, orden de disparo permisivo u orden permisivo del otro extremo que permita su decisin de disparo. -Esquemahbrido.Esunesquemaadisparoconunacaractersticaadicional:laorden permisivo que genera el extremo remoto puede ser devolucin de la emitida por el propio terminal si la proteccin de aquel extremo no detecta la presencia de falta fuera de la lnea. Esta funcin se denomina eco en algunas protecciones. -Esquemaadesbloqueo.Seutilizaestetrminoparadenominarunesquemaadisparo enelque,adems,elfalloenelcanaldecomunicacinsimulaautomticamentela FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 20 recepcin de la orden permisivo de disparo.Esta seal, originada por la recepcin de una orden permisiva o por la prdida repentina de canal, se denomina orden de desbloqueo. -Esquema de teledisparo.La orden enviada, denominada orden de disparo directo (T. D.D.)uordendeteledisparonorequierecriteriosadicionalesdelasproteccionesdel extremo receptor para disparar el o los interruptores correspondientes. 5.1.2.1.1Sistemas de proteccin no unitarios con comunicacin de rdenes Se basan en protecciones de distancia selectivas por escalonamiento de zonas. La primera zona se ajusta para cubrir entre el 80 % y 90 % de la lnea y da orden de disparo directo sin temporizacin, mientrasquelasegundasobrealcanzaelextremoremoto.Estaconfiguracinimplicadisparos escalonados para fallas en los tramos terminales de la lnea.Segn cmo se resuelva la eliminacin simultneaenestostramos,conayudadelacomunicacin,estossistemasdeproteccinse clasifican en: Sistema de proteccin a distancia en subalcance permisivo (PUTT). Una falla en la primera zona de la proteccin de un extremo provoca, adems del disparo al interruptor propio, el envo de orden permisivo al otro extremo. El extremo remoto convierte esta orden permisivo en disparo si ha detectado la falla tambin dentro delazonadefinidaparaestaoperacinyqueengeneralsobrealcanzaelterminalopuestodela lnea. Es un esquema a disparo. Sistema de proteccin de distancia en subalcance con teledisparo. Difiere del anterior en que la orden recibida da disparo directo, sin criterio adicional de las protecciones (esquema de teledisparo). Sistema de proteccin de distancia con aceleracin. Difiere del sistema en subalcance permisivo enlautilizacindelasealdelextremoremoto.Laordenrecibidaaumentalasensibilidaddela proteccinacelerandosuoperacin,permitiendoqueacteinstantneamente.Lamedida independientetantodeladistanciacomodeladireccinenelcriteriopermisivoconfieremayor seguridad a este sistema que al de subalcance permisivo. Sistemadeproteccindedistanciaconsobrealcancepermisivo(POTT).Enestesistema esla segundazonalaqueenvaordenpermisivoalextremoopuesto,quedarordendedisparosisu propia unidad en sobrealcance ha detectado la falla. El sistema de proteccin puede incluir una lgica quepermitaladevolucindesealpermisivasinaportacindelextremoremoto(esquemahbrido), en cuyo caso son necesarias unidades mirando hacia fuera de la lnea. Sistemadeproteccindedistanciaensobrealcanceabloqueo.Enestecasosonnecesarias unidadesparabloqueomirandohaciaatrs(fueradelalnea).Lasegundazonadisparar (instantneamente) a no ser que reciba bloqueo del extremo remoto cuando la falta sea externa a la lnea. Las unidades de bloqueo deben tener mayor alcance que la segunda zona del extremo remoto. Es necesario retardar ligeramente la orden de disparo de las unidades de segunda zona para permitir la recepcin de la orden de bloqueo. FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 21 Sistemadeproteccindedistanciaensobrealcanceadesbloqueo.Lanicadiferenciaconel sistemadesobrealcancepermisivoessurespuestaantelaprdidadecanal,momentoenelque, durante100a200ms,sepermitireldisparodelasunidadesdesobrealcance(simulandola recepcin de la orden permisivo).Este sistema exige supervisin permanente del canal. 5.1.2.1.2Sistemasdeproteccinunitariosconcomunicacindeordenes(comparacin direccional). Lasrdenesseintercambianenfuncindesilaproteccindetectalafallaensentidodelalneao haciaatrs(direccindelafalla).Elcriteriodedeteccinpuedeserdedistancia,depotencia, direccional de corriente, de onda viajera y combinaciones direccionales de componentes simtricas. La funcin de la segunda zona la cumplen aqu las unidades direccionales que, al responder a otros criterios de deteccin adems del de distancia, pueden ofrecer una respuesta muy buena ante fallas resistivas. Estossistemasdeproteccinsuelenincluirunidadesajustablesensubalcanceparadisparodirecto sin comunicacin. 5.1.2.1.3Sistema de Teledisparo Estesistemapuedecomplementaracualquieradelosanteriores.Lasealsepuedegeneraren funcin de diversos criterios.La recepcin implica el disparo sin requisitos adicionales.Este sistema debesermuyseguro,especialmenteanteruidoslocales,delneasadyacentes,demaniobrade seccionadores, de lneas paralelas, etc. 5.1.2.2Sistema de Proteccin con comunicacin de senales analgicas La magnitud controlada por el equipo de proteccin de cada extremo puede ser el paso ascendente por cero o estado positivo (o negativo) la onda de intensidad (proteccin de comparacin de fase) o el valorinstantneodelamisma(proteccindiferencial).Son,porpropiadefinicin,sistemasde proteccin unitarios. La proteccin entrega la seal analgica correspondiente al equipo de teleproteccin, encargado de hacerlacompatibleconelequipodetelecomunicacin.Elequipodeteleproteccintienerequisitos especficosparaestafuncinyestintegradoenlaproteccin.Enalgunoscasoselequipode telecomunicacin es tambin parte integral del equipo de proteccin. Una consideracin general aplicable a todos los sistemas de telecomunicacin excepto a los de hilos piloto.Puesto que la proteccin de cada extremo debe comparar la magnitud analgica en el mismo instante para ambos extremos, el tiempo de transmisin debe ser corto y de valor constante. La naturaleza de las seales a transmitir exige adems una calidad muy alta en la comunicacin. Los sistemas de proteccin con comunicacin de seales analgicas pueden ser, segn su criterio de proteccin, de dos tipos: comparacin de fase y diferencial. FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 22 5.1.2.2.1Sistema de proteccin de comparacin de fase La proteccin de cada extremo compara la fase relativa de las intensidades entre extremos de lnea, detectandofallasiexistedesfasesuperioraunodetolerancia;estedesfase,llamadongulode bloqueo,yqueestdirectamenterelacionadoconlasensibilidaddelaproteccin,eselque compensalosdesfasesnodeseadosintroducidosporeltiempodetransmisindelasealyporla intensidad capacitiva en la lnea. La proteccin puede ser dual, si realiza comparacin en ambos semiperodos positivo y negativo de la onda, y/o de fases segregadas, si existen tres comparaciones independientes (habitualmente una por fase).Las protecciones no segregadas, comparan una nica magnitud entre extremo.Esta magnitud es una combinacin lineal de las corrientes de fase o de componentes simtricas, idntica en ambos extremos, con coeficientes tales que aseguran una sensibilidad suficiente ante cualquier tipo de falla encualquier faseofases.Ladecisindedisparoesnica,porloqueesnecesariounselectorde fases para seleccionar los disparos monofsicos. Laproteccindefasessegregadasrealizaintrnsecamentelaseleccindefases,inclusoenfallas intercircuitos, y presenta ventajas ante fallas muy resistivas. En todos los casos la proteccin realiza comparacin slo si la corriente est por encima de un valor de ajuste.Es decir, la transmisin de seal no ocurre permanentemente. El nmero de seales que es necesario transmitir en cada sentido vara segn el tipo de proteccin: desde una seal para una no dual no segregada hasta seis para una dual y segregada.El nmero de canales necesarios puede ser inferior al de seales si el equipo de proteccin realiza tina codificacin previa. Lasproteccionesutilizadashoytienen,engeneral,esquemaabloqueoysecomunicanporonda portadora.Unesquemaadisparoyotrossistemasdetelecomunicacinsontambinposibles aunque menos frecuentes. 5.1.2.2.2Sistema de proteccin diferencial La proteccin de cada extremo de lnea utiliza un criterio diferencial, ya descrito en 4.6. Se vienen utilizando protecciones diferenciales en lneas muy cortas, sobre hilos piloto o fibra ptica dedicada,enlacesenlos queel tiempodetransmisindelasealesprcticamentenuloperocuyo alcance no supera la decena de kilmetros.Estos sistemas de proteccin no suelen incluir seleccin de fases ni posibilidad de disparo monofsico en su configuracin bsica, ya que en la mayora de las lneas muy cortas (evacuacin de energa y alimentacin exterior de centrales) se requieren disparos trifsicos definitivos. Los enlaces multiplexados a travs de fibra ptica y la tecnologa digital aplicada a las protecciones hanpropiciadoeldesarrollodeproteccionesdiferencialesparalneaslargas,alproporcionaruna comunicacindelargadistanciaconaltacalidadyretardoconstante,yfacilitareltratamientode compensacin del tiempo de transmisin entre extremos.La proteccin puede ser de fases segregadas, si aplica el criterio diferencial a cada una de las fases.Encasocontrario,lamagnitudalaqueseaplicaelcriteriodiferencialentreextremosesuna combinacin lineal de intensidades similar a la descrita para una comparacin de fase y se requieren funciones adicionales para seleccionar las fases falladas. FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 23 5.2Reconexin Automtica Alocurrirunafallaenalgunalneadelsistemaelctrico,estaesdespejadaenelmenortiempo posible por los equipos de proteccin con el objetivo de aislarla y mantener el servicio en el resto del sistema,sinembargo,lasalidaintempestivadelserviciodealgnelementoimportantedelsistema elctrico, como es el caso de una lnea o algn generador importante, provoca cambios bruscos en la topologadelared,generandoconellounaseriedeinestabilidades,queinclusopuedentenerun efecto mas perjudicial que la falla misma. Las estadsticas demuestran que la mayora de las fallas que ocurren en los sistemas de transmisin elctrica,aproximadamenteun90%,sondecarctermomentneo,porlotanto,esperfectamente vlido pensar en reconectar rpidamente la lnea, luego de una desconexin por falla en la misma. Paralograrestaoperacinsehabilitanequiposofuncionesdentrodeequiposdeproteccin,que permiten reconectar en forma automtica la lnea una vez despejada la falla. LaoperacindelsistemainterconectadoTRANSELECesaplicadoporelCDEC-SIC,elcual considera criterios de explotacin de las lneas con criterios N, N-1 y N-1 ajustado, los que sumados a lascondicionesdeestabilidaddelsistemaentreganunadefinicinrespectoalautilizacindelas reconexiones automticas en las distintas lneas de transmisin. 5.2.1Definiciones. Acontinuacindefiniremoslossiguientesconceptosrelativosalasreconexionesautomticas,los cuales sern empleados de ahora en adelante: Reconexin: Cierre automtico de un interruptor mediante un sistema de rels. Reconexinrpida:Esunaoperacindereconexinlacualesiniciadasinchequeodesincronizacinysinretardodetiempomsalldelrequeridoparalaextincindelarco.El mximo tiempo de reconexin para el cual se clasifican las reconexiones rpidas es de menos de un segundo. Reconexionesretardadas.Desconexionesdespusdeuntiempoderetardoelcuales intencionalmentemslargoquelareconexinrpida.Estetiempodebesersuficientepara amortiguar las oscilaciones que siguen a la perturbacin. Reldesincronismo:dispositivodechequeodesincronizacinelcualpermitecerrar solamente cuando existen voltajes apropiados en ambos lados de un interruptor y el ngulo de desfase entre estos est dentro de un lmite especificado para un tiempo especificado. Reconexinsimple:accindereconectarenformaautomticaenunaoportunidad.Sila reconexinnoesexitosa,noseintentareconectarnuevamentehastaqueserealiceuna reconexin manual. Reconexinmltiple:accindereconectarenformaautomticaunaomsvecesconuna secuencia predeterminada. Una vez hecha la ltima reconexin automtica no se realizan ms intentos hasta realizar una reconexin manual. FUNCIONES COMPLEMENTARIAS A LAS PROTECCIONESFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 24 5.2.2Consideraciones para las reconexiones automticas. Sedebeconsiderarlosefectosenlosejesdelosgruposturbina-generadordebidoaltorque producido por las reconexiones, que puede producir daos y oscilaciones en lneas cercanas a estos generadores. Se aconseja un tiempo apropiado de retardo que debera ser usado para la reconexin de la lnea. Para determinar dicho tiempo se deben realizar estudios de estabilidaden cada caso, el cual en principio debera ser del orden de 15 segundos. Lostiemposdereconexinysecuenciasdeberanserseleccionadosconsiderandolacapacidadde los interruptores. Paraimpedirlasreconexionesautomticascuandonoexistanlascondicionessedebehabilitarel bloqueodelasreconexionesautomticasendosocasiones:cuandoserecibaunasealdetrip directo (TDD) del otro extremo de la lnea, y cuando opere elrel de falla de interruptor. Losreconectadoresnodebenserusadosdondelosestudiosdetransitoriosindiquenquela reconexinpuedeproducirsobretensionestransitorias queexcedanlosnivelesespecificadosenlos equipos. Lareconexindeotroselementosdelsistemasedeberevaluarencadacasoteniendoen consideracinelriesgoversuselbeneficiodeaplicarreconexionesautomticasdespusdefallas. Estoesdeprincipalimportanciaentransformadoresobarras.Paraestoselementosdelsistemaes generalmentenoaconsejablereconectarporlaprobabilidaddequelafallapermanezcayse provoquendaosenloselementos.Detodasmaneras,bajodeterminadascircunstanciassepuede justificar la reconexin. 5.2.3Consideraciones para las reconexiones rpidas. Cuando se implementa una reconexin rpida se debe considerar el tiempo que es requerido para la eliminacindelarco;elcualsebasaenlosnivelesdetensin.Lostiemposmnimosrequeridos pueden ser representados por la siguiente ecuacin: [ ] cicloskVT5 , 345 , 10 + = Donde kV es el voltaje nominal entre fases de la lnea. Apesarquelasreconexionesrpidaspuedenserdegranutilidadparalarpidarecuperacindel serviciodeunalnea,esposiblequeestapuedaprovocarmayoresproblemasquelafallamisma cuando se efecta un cierre automtico contra falla, es por esto que se recomienda realizar estudios caso a caso para la habilitacin/bloqueo de las reconexiones automticas. CRITERIOS GENERALES DE PROTECCIN DEL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 25 6.CRITERIOS GENERALES DE PROTECCIN DEL SIT 6.1Caractersticas del SIT ElSistemaInterconectadoTranselec(SIT)alserpartedelSistemaInterconectadoCentralseve afectadodirectamenteporlasmodificacionesoampliacionesqueenesteseproduzcan.Esporlo tanto de importancia saber cuales son los tipos de fallas ms comunes que se tiene en el SIC y que puedenafectarlasinstalacionesdelsistemadeTransmisin.Enestecaptuloexplicaremos brevemente las distintas fallas que se producen en el SIC, y de su influencia en la operacin del SIT. 6.1.1Estructura del SIT El sistema de transmisin de TRANSELEC S. A. comprende bsicamente los siguientes elementos: -Lneas, barras y transformadores del Sistema Troncal con tensiones desde 154 kV a 500 kV -Lneas, barras y transformadores de Sistemas adicionales con tensiones desde 110 kV a 220 kV -Lneas,barrasytransformadoresdelSistemadeSubtransmisincontensionesdesde23a 154 kV Todosloselementosdecadasubsistemaesposibleaislarlosmedianteinterruptoresdepoder, desconectadotes o fusibles. Launinentrelneasdeigualtensinnominalserealizamediantebarrasenlassubestaciones;y entrelneasdedistintatensinnominal,mediantetransformadoresoautotransformadoresque pueden pertenecer o no a TRANSELEC. Cada uno de estos elementos incorpora equipos de medida, proteccin y maniobra que detectan en formarpidayeficientelasfallasyperturbacionesprovocadasenlaredyasdarlaseguridad adecuada y necesaria para el buen funcionamiento del sistema de potencia. CRITERIOS GENERALES DE PROTECCIN DEL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 26 6.1.2Fallas en el SIT ElenSIT,comoencualquiersistemaelctrico,sepuedenproducircualquiertipodefalla.Sin embargo, existen estadsticas que nos indican claramente que algunas fallas son ms frecuentes que otras. Este es el caso de los cortocircuitos, y dentro de estos el caso de fallas monofsicas es el que mayor nmero de registros posee. Paralelo a esto existen estadsticas mundiales que demuestran que el 90 % de las fallas monofsicas sonmomentneas,porloquelareconexindelpolofalladoenmuchoscasospermiterecuperarla condicindeoperacinnormaldelsistemaenpocosmomentos.Noobstanteloanterior,tambin existen posibilidades de cortocircuitos mas severos que deben ser despejadas y donde la posibilidad dereconexinseanalizasegnlaconfiguracinsistmicaylosdaosquepudieranprovocaralos equipos en caso de no ser fallas momentneas. 6.2Estudios para el ajuste de las protecciones. 6.2.1Introduccin Previoalajustedeproteccionesdelsistemasedebenrealizarlosestudiosnecesariospara determinarlosmejoresajustesquesedebenimplementarenelrel.Paraestoseconsiderar necesarioelconocimientodelaoperacindelsistemaenestudio,porlocualsedebenhaber realizadopreviamenteestudiosmnimosdeflujos,estabilidadyreconexionesmonofsicasy trifsicas, necesarios para analizar dicha operacin. 6.2.2Estudios de cortocircuito. Flujo de potencia. Los estudios de flujos en el sistema son necesarios para el conocimiento de los valores nominales de operacin del sistema elctrico y como condicin necesaria para los estudios de cortocircuito. Porestaraznseestudiarndiferentesconfiguracionesycontingenciasdeoperacindelsistema estudiado,lascualesseelegirndeformadedeterminarlascondicionesmsextremasparalos lmites de las protecciones. En cualquier caso se debern considerar: 1.Generacin mxima, con mxima generacin hidrulica y trmica, lo que implica la mnima impedancia fuente para el punto a considerar. 2.Generacin mnima, correspondiente al mnimo, sin referencia a un periodo estacional, lo que implica mxima impedancia fuente en el punto a considerar. Tambin se debern considerar al menos dos casos extremos: 3.Mxima transferencia de potencia por la lnea estudiada. 4.Mnima transferencia de potencia por la lnea estudiada CRITERIOS GENERALES DE PROTECCIN DEL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 27 Metodologa La metodologa para realizar este estudio ser la siguiente: 1.Al nmero mnimo de escenarios a estudiar desde el punto de vista de flujos, se agregarn las contingencias de inters desde el punto de vista de protecciones. 2.Se debern analizar los escenarios de operacin con mxima y mnima demanda ms las condicionesenlascualesexistamximatransferenciaporelelementoprotegido(lneas, transformadores, etc.). 3.Lascontingenciasaconsiderarsernlaslneasotransformadoresfueradeservicioen caso de contar con elementos en paralelos. 4.Losestudiosserealizarnparatodosloscasosdeflujosdepotenciayparatodoslos elementos en los diferentes niveles de tensin hasta la barra remota al elemento protegido. 5.Sedebernsimularcortocircuitostrifsicos,bifsicosaislados,bifsicosatierray monofsicosatierraconubicacionesdefallaal0%,50%,80%y100%delalnea protegida y como mnimo con tres valores de resistencia de falla a tierra: 0, 20 y 40 ohms. Todos los clculos de cortocircuitos se debern realizar mediante el mtodo completo, es decirconsiderandolascondicionesdeflujopreviasporelelemento,estoconelfinde detectar la influencia del flujo en la operacin de las protecciones. 6.Para reducir el nmero de cortocircuitos a estudiar, se podrnadoptar simplificaciones: a.Cortocircuitos trifsicos solo con 0 ohms de resistencia. b.Cortocircuitos monofsicos y bifsicos a tierra con tres valores de resistencia de falla. c.En lneas cortas se podrn omitir las simulaciones de fallas intermedias en la lnea. d.Los valores de resistencia de fallas a considerar en los estudios sern de acuerdo a la naturaleza del terreno asociado a la instalacin. CRITERIOS GENERALES DE PROTECCIN DEL SITFILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC 28 6.2.3Estudios complementarios Estudios estticos. a.Paralarealizacindelosestudiossedebenconsiderarlosltimosparmetros calculadosdelalnea.Denocontarconellosseemplearalgnsoftwareparala estimacin de los mismos. b.Los estudios de fase abierta estn destinados para observar el comportamiento de las proteccionesdireccionalesdesobrecorrienteatierra.Esteestudioserealizarcon condicionesdemximageneracin,paralograrelmximodesequilibrioentre corrientes de fases y mxima corriente de secuencia homopolar. Se deber simular la apertura de una fase en ambos extremos de cada lnea, uno por vez. Estudios dinmicos a.Paraconsiderarlosfenmenosdeoscilacindepotenciaenlasproteccionessedeber realizar un estudio que permita determinar la evolucin temporal de las impedancias vistas por las protecciones de las lneas involucradas. b.Conelobjetivodeterminarlasimpedanciamedidasporlasproteccionessedebern analizarlasalidadeserviciodelneasparalelasyloslmitesimpuestosporlas protecciones de las lneas que quedan en servicio. Estabilidad y transitorios a.Enelcasodelneascrticasdelsistemasedebernrealizarestudiosquepermitan determinareltiempomximodedespejedelasfallasparamantenerlaestabilidadenel sistema.Enelmismosentidoestosestudiospermitirndeterminarelmximotiempo muerto de reconexin. b.Sedebernrealizarestudiosquepermitandeterminarelmnimotiempomuertode reconexin,conelobjetivodeasegurarlaextincindelarcoyeldespejedelafalla.Los criterios utilizados sern de acuerdo a los criterios explicados en el punto 4.5 del presente documento. Filosofa de proteccin del Sistema Interconectado TRANSELEC Anexo - A Criterios de proteccin de lneas Enero 2004CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-2 A.PROTECCIN DE LNEAS DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC LaslineasdelSistema!nterconectadoTRANSELECseclasificanenlineascriticasynocriticas.Las lineascriticasdelsistemasedefinencomolasnecesariasparaelfuncionamientodelsistemade potenciaysuindisponibilidadintempestivapodriaprovocarunainestabilidadosobrecargaenparte del mismo. Es, por tanto, que estas lineas poseen un mayor y mejor equipamiento para sus sistemas de proteccin, permitiendo con ello, mantener un sistema elctrico seguro y confiable. Ladefinicindelaslineascriticasdelsistemaserealizaraenundocumentoindependiente desarrolladoparatalefecto,aunqueengeneralseconsideraranlineascriticas,almenos,lasque pertenecen al sistema Troncal administrado por TRANSELEC o con tensiones de 15+ kv o superiores. 1.PROTECCIN DE LNEAS CRTICAS 1.1GENERALES i.Sistemas de proteccin a.LaslineascriticasdelS!Tsedebenprotegercontracortocircuitos,mediantesistemas de proteccin principal (sistema 1) y secundario (sistema 2), los cuales formaran parte delsistemadeproteccindelalinea.Laszonas3o+(desobrealcance)delas proteccionesdedistanciadelaslineasadyacentesconformaranlaproteccinde respaldo remoto (en la medida de lo posible). b. Engeneralsepreferiraquelasproteccionesdelsistema1ysistema2seande tecnologianumrica,autosupervisada,concapacidadderegistrososcilograficosy fundamentalmente de distinto principio de funcionamiento y en lo posible de distintos fabricantes,estoconelfindeminimizarelriesgodefallascomunesenlosequipos debido a disenos deficientes o problemas de equipamiento. c.El alcance de estos sistemas 1 y 2, debe ser definido y abarcar la zona de proteccin de la linea. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-3 ii.Tipos de protecciones de lineas a.Comoproteccionesdelsistema1ysistema2sepuedenconsiderarparaprotegerlas lineas en la red critica: Proteccin diferencial de linea. Comparacin de fase. Protecciones de distancia con esquema de teleproteccin. Comparacin direccional. b. La proteccin principal o sistema 1 debera ser de una proteccin de distancia con el fin de proporcionar apoyo a las lineas o elementos adyacentes. Solamente en casos que esta no resulte conveniente o menos confiable se empleara otro tipo de proteccin, en cuyo caso el sistema 2 sera de distancia. iii.Deteccin de fallas a.Laproteccindeberasercapazdediscriminarentrecondicionesdefallay condiciones de carga para las diversas configuraciones de operacin del sistema de transmisin.Enlineascondoblecircuitoolineasparalelassedeberacontemplarla evolucin dinamica de la carga cuando el circuito o linea paralela salga de servicio. Esta condicin se debera tener en cuenta para la eleccin de la proteccin que cubrira fallas con alta resistencia. b.La operacin de la proteccin debera ser rapida y selectiva para fallas entre el 0 y el 100 de la linea propia. iv.Fuente dbil En condiciones de fuente dbil o aportes insuficientes de la fuente, se debera contar con una proteccin que sea capaz de asegurar la deteccin y operacin ante fallas. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-4 v.Cierre contra falla (SOTF: switch on to fault) a.Se debera asegurar un disparo tripolar instantaneo, sin reconexin automatica, de los interruptores cuando se produzca un cierre contra falla producto de una reconexin automatica o una reconexin manual del interruptor. b.Laproteccindecierrecontrafalladeberaserunaproteccindesobrecorrienteque seacapazdedetectarlaaperturapreviadelinterruptoryposteriorcondicindefalla entodalalineaprotegida.Paraevitaroperacionesindeseadassuajustede sobrecorrientenodeberacubrirmasalladel80delalinea.El20restantese debera cubrir con la zona 2 operando en tiempo instantaneo. vi.Proteccin contra fallas resistivas a.Cuandoexistaunaaltaprobabilidaddefallasresistivas,sedeberaajustarlas protecciones de distancia con un alcance resistivo mayor, que permita la deteccin deeste tipo de fallas. b.Siporlimitacionesdeproteccinodeajustes,algunodelossistemasnoescapaz detectarfallasconaltaresistencia,sedeberahabilitar(oinstalar)enesesistema, proteccionesdireccionalesdesobrecorrienteresidualcontemporizacin.Estas se utilizaran principalmente para detectar fallas con alta resistencia que no puedan ser vistasporotrotipodeproteccionesdelsistema1o2.Porlotanto,seconsiderara como funcin adicionales del sistema que lo requiera y su operacin sera en cualquier caso tripolar y sin posibilidad de reconexin automatica. c.Sepreferira,aunquesedeberaestudiarcadacaso,unacaracteristicadetiempomuy inverso, para dar mayor selectividad, ajustandose de tal forma que actue en tiempo de segunda zona para fallas que ocurran en el extremo remoto de la linea y en un tiempo comprendido entre el de primera y segunda zona, para fallas en el extremo cercano. d.En casos especiales y cuando la proteccin direccional por si sola no sea suficiente para cubrir todas las fallas en la linea, se podra implementar protecciones direccionales con comparacindedireccionalmedianteteleprotecciones,paraasegurareldespeje instantaneo. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-5 vii.Protecciones ante sobretensiones Enelcasodeposibilidaddesobretensionesenlosequipos,sedeberacontarconuna proteccin de sobretensin con al menos una etapa de sobretensin- tiempo a tiempo definido. viii.Lineas con compensacin serie a.Paralneasconcompensacinseriesolosepodranemplearprotecciones diferencialesdelinea,comparacindefaseodedistancia,todaslascualesdeberan tener la capacidad necesaria para asegurar la direccionalidad y el correcto disparo ante inversionesdetensinodecorriente,fenmenoscomunesensistemascon compensacin serie. b.Lasproteccionesdedistanciadeberanserdeltipopolarizacincruzadaopor componentesdesecuencia.Ademasdeberanposeermemoriadepolarizacindeal menos 10 ciclos (200 mseg.) lo cual se entendera como valor minimo para que el rel determine en forma correcta la direccin de la falla. No obstante, su homologacin solo sepodrarealizarmediantepruebasinsituconarchivosdefallarealesenformato CONTRADE. c.LasproteccionesdiferencialesdelineaoComparacindefasedeberanposeerla capacidaddeoperarcorrectamenteanteinversionesdecorriente,paralocualse deberan realizar los estudios respectivos. 1.2.RECONEX!ONES AUTONAT!CAS ix.Criterios de reconexin automatica. Seemplearanreconexionesautomticasconunsolointentodereconexincomo maximo,enlaslineasdelaredcriticaconelobjetivodedisponerdestasenelmenor tiempo posible una vez despejada una falla: a.Para lneas con un solo circuito se dispondr de reconexin automticar rapida deltipodesconexinporfase"omonopolar,contiemposdeaperturadelordende 0,80segundososuperior,definidodeacuerdoaestudiosdetiempodeextincindel arco. b.Paralneasendoblecircuitodeevacuacindecentralesgeneradorasse inhabilitalareconexinautomaticarapida.Estarecomendacinsejustificadebidoal criterio N-1 con que operan las lineas de inyeccin de las centrales. En el eventual caso CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-6 derequerirla,sepodrahabilitarunareconexinautomaticalenta,delordende15 segundos, siempre que sea validado por estudios de estabilidad. c.Para lneas en doble circuito que se operen con criterio N-1 en las zonas norte y centro seinhabilita la reconexin automatica. Esta recomendacin se justifica, por unapartedebidoaquelasalidadeserviciodeunalineaescompensada adecuadamenteporlalineaquequedaenservicio,yporotra,debidoalbajo porcentaje de reconexiones automaticas exitosas en dichas zonas. En el eventual caso derequerirla,sepodrahabilitarunareconexinautomaticalenta,delordende15 segundos, si es validado por estudios de estabilidad. d.Paralneasdelsistemadetransmisin,queseanoperadasconcriterioN-1 ajustadoseinhabilitalareconexinautomatica,puestoqueserequieretomar medidas operacionales urgentes que eviten danos en instalaciones y posible prdida de estabilidadenelsistema,enestascondiciones. Lareconexinautomaticacontrafalla es un elemento negativo que afectaria la estabilidad del sistema en este caso. e.Paralneasdelsistemadetransmisinendoblecircuito,queseanoperadas concriterioN,sehabilitaraunareconexinautomaticarapidadeltipotripolarcon tiemposdeaperturadadosporlaecuacindescritaenelpunto+.5.3delpresente documento.Lasreconexionestripolaresserealizaransecuencialmenteprimerocontra lineamuertaenelextremodelineaconmayorniveldecortocircuito(masfuerte),y luego en el extremo con menor nivel de cortocircuito (mas dbil) solo si la reconexin fue exitosa desde el extremo fuerte. x.Equipo de reconexin automatica Se preferira un equipo de reconexin independiente de los equipos de proteccin. Si ambos sistemas(1y2)cuentancondichafuncinsepodrautilizarcomopartedecadaunode ellos.Anteestacondicinsedeberatenerpresentequeencualquiercasoelequipode reconexin debera estar disponible aun cuando uno de los sistemas no lo est. No obstante lo anterior, para evitar descoordinaciones en los tiempos, siempre se debera tener solo un equipo (o funcin) de reconexin habilitada. xi.Bloqueos de reconexin automatica La reconexin automtica debera ser bloqueada en los siguientes casos: a.SeimplementaraunBloqueobreve(8-20seg.)luegoderealizarlassiguientes maniobras: CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-7 Reconexin manual de la linea. Reconexin automatica (exitosa o fallida). b.Seimplementaraunbloqueopermanentemientrassemantenganlassiguientes condiciones: Baja presin del interruptor.Trabajos con tensin en la linea. 1.3.REOUER!N!ENTOS Y CR!TER!OS DE AJUSTE DE PROTECC!ONES DE D!STANC!A xii.Tipos de caracteristicas Las caracteristicas de impedancia de las protecciones de distancia se preferiran tipo mho para fallas entre fases y cuadrilaterales para las fallas a tierra. Permitiendo con esto, evitar la zona de carga y ademas cubrir fallas con altas resistencias. Para dar apoyo remoto la proteccin de distancia debera contar al menos con tres alcances de ajustes independientes hacia adelante: primera, segunda y tercera zona, para las protecciones de distancia. xiii.Ntodo de ajuste a.Paracalcularlosajustesdezonasdelaproteccinseemplearanlosprogramas computacionalesdisponibles,loscualespermitenrepresentargraficamentelospuntos deimpedanciacomplejadelafalladentrodelascaracteristicasdezonadelas protecciones. Eso dara una clara visin de la operacin del sistema de proteccin de la linea y su coordinacin con las protecciones de las lineas adyacentes. b.Por otra parte este mtodo permitira tomar en cuenta fenmenos tales como: valores de K0 diferentes a los de la linea protegida. Aportes intermedios en la barra remota. Resistencia y reactancia aparente de falla. !mpedancia mutua de secuencia cero en lineas de doble circuito. Efectos de la corriente de carga sobre el alcance de la proteccin. xiv.Zona 1 (adelante) Las primera zona hacia delante debera tener disparo directo no temporizado a su propio extremo de linea, independiente de la comunicacin, con alcanceentre 80 y 90 de la linea, de modo que aun en caso de fallo de comunicacin se mantenga la selectividad. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-S xv.Zona 2 (adelante) La segunda zona se debera ajustar al 120 de la impedancia de la linea cuidando de no alcanzar mas alla del 50 de la linea mas corta que pueda conectarse a la barra del otro extremo de la linea, ni de sobrealcanzar los transformadores o autotransformadores de la barrasiguiente.Sutiempodeactuacinseraentre+00y800ms,dependiendodelos resultadosdelosestudiosdeestabilidadmencionadosen6.2.3,ydelacoordinacincon las protecciones de las lineas adyacentes. xvi.Zona 3 (adelante) Latercerazonahaciadelantesedebeajustar paranosuperarmasdeun110dela impedanciadelalineamaslargaconectadaalextremoremoto,debindoseestudiaren cadacasolacoordinacinconlasproteccionesdebancosdetransformadoresylineas adyacentes con el fin de mantener la coordinacin. El tiempo de operacin podra ser entre 800 y 1200 mseg. Se permitiran tiempos mayores justificados por estudios de coordinacin y de estabilidad mencionados anteriormente. xvii.Tap-off en la linea Enelcasoqueelajustedelaszonasderespaldosobrealcanceequiposqueestn conectados a la otra barra o como Tap-off a la linea, se debera estudiar la coordinacin con el resto de las protecciones. Se debera evaluar cada situacin en particular. xviii.Zonas reversas Si se habilitaran zonas con direccin hacia atras, estas deberan coordinar su actuacin con las protecciones a las cuales da respaldo. En lineas en doble circuito o lineas paralelas que cuenten con esquema de teleproteccin POTT esta zona debera ser habilitada para permitir elcorrectofuncionamientodelesquema,sinembargo,eldisparodelamismapodraser estudiado en cada caso. xix.Ajustes de compensacin a.Losajustesdecompensacindeimpedanciasdesecuenciacero(Ko}seajustaraal valordelaimpedanciadelalineaprotegida,aunquesepodraajustarvaloresdeKo diferentes para cada una de las zonas, si un solo valor no permite cubrir selectivamente todas las fallas. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-9 b.Se debera calcular en todos los casos los efectos de los flujos de carga por la linea y su incidenciaenelalcancedelazona1delasprotecciones.Silosefectosson considerables,laproteccindeberacontarconelajustecorrespondiente,queevite sobrealcances o subalcances por este efecto., c.Paraevitarefectosindeseadosenlasproteccionesdedistanciaqueprotegenlineas paralelas o en doble circuito, se debera considerar el efecto de la impedancia mutua ya sea mediante ajustes en el rel o incorporando la corriente residual de la linea paralela. Para estos efectos se deben considerar al menos los siguientes casos: Linea paralela en servicio Linea paralela fuera de servicio y puesta a tierra en un extremo Linea paralela fuera de servicio y puesta a tierra en ambos extremos xx.Alcance resistivo a.Elalcancedelaszonasdeproteccindeberapermitirdeteccindefallascon resistencia minima de 20 ohms. En lo posible, este alcance resistivo sera cubierto por la zona 1, sin embargo, debido a la influencia de las corrientes de carga en la linea y en casos particulares se podra utilizar las zonas de mayor alcance para este efecto. b.Elrestodelaszonaspermitirandetectarresistenciasdefalladeacuerdoalas caracteristicas particulares cada linea. xxi.Esquemas de teleproteccin a.Se debe contar con un sistema de teleproteccin en todas las lineas definidas como criticas, con el objetivo de aislar el elemento fallado en forma selectiva e instantanea. b.Las vas de comunicacin que soporten las teleprotecciones deberan ser distintas o redundantes para reducir el fallo comun. En el caso de lineas muy cortas se procurara que los medios de comunicacin tambin sean distintos. c.Los dos sistemas deben asegurar la discriminacin de fase. Los circuitos para esto deben ser independientes para cada proteccin. Se procurara que las protecciones de linea aseguren la discriminacin de fase enfallas entre lineas que compartan apoyos, sin que esto suponga un aumento en los actuales tiempos de eliminacin. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-10 d.Seconsiderarancomoesquemasdeteleproteccin,cualquieradelosdescritosenel capitulo5delpresentedocumento,teniendocomopreferencialautilizacinde esquemasPOTTconzonasindependientesenlineascortas,conaltasresistenciasde falla o con mas de dos terminales; y el esquema PUTT en lineas de mayor extensin y donde la posibilidad de fallas con alta resistencia sea baja. e.Enlineasconcompensacinserie,sedeberaestudiarcadacasodebidoaquela ubicacindelosTT/PP ydelasimpedanciasfuentesdelasproteccionesesrelevante en el calculo de impedancia de las protecciones de distancia. xxii.Fuente dbil a.Paralineasdondeexistaunafuentedbil(WeakEndFeed)oinsuficienteparala polarizacin de las protecciones direccionales durante una falla, se debera implementar elpermisodedisparodelextremodbilalextremoremoto,permitiendooperaciones instantaneas de las protecciones de ambos extremos de la linea. b.El permiso debera ser dado solo si se cumplen dos condiciones: Recepcin de solicitud de permiso del extremo fuerte de la linea y condicin de baja tensin en extremo dbil. c.La senal de permiso del extremo dbil al extremo fuerte (senal eco), debera excluirse en el caso que la linea est abierta. d.Especial cuidado debe tenerse en lineas en doble circuito que tengan extremo dbil de modo de no provocar la apertura de ambas lineas por fallas en una de ellas. xxiii.Bloqueo de protecciones de distancia a.Lasproteccionesdedistanciaofuncionesdedistanciadelasproteccionesnumricas, deberan bloquearse cuando se pierda la tensin suministrada por los transformadores de potencial. Esto, con el fin de evitar que actuen ante ausencia de fallas reales en la linea a la cual protegen. b. Paraevitarquelaslineasquedensinproteccinsuficienteanteunacondicinde bloqueo como esta, se debe disponer de una funcin en el mismo rel o bien de otra proteccin,quepermitasuplirlaproteccindedistancia,asegurandoconestola aperturaantecondicionesdefallamientrassetomanmedidasoperacionalespara solucionar el bloqueo. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-11 xxiv.Oscilaciones de Potencia a.Paraevitardisparosindeseadosdelasproteccionesdedistanciaduranteoscilaciones depotencia,sedeberanhabilitarfuncionesdedeteccindeestefenmeno.Dicha funcindeberadetectaroscilacionestrifasicasoendosfases(duranteunciclode reconexin automatica) b.Nediante estudios particulares se debera determinar la velocidad de desplazamiento y trayectoria de la impedancia de carga, y la necesidad de bloqueo o disparo de alguna delaszonasdelasprotecciones,conelobjetivodemantenerlaestabilidadenel sistema. c.Encasodeutilizarcaracteristicasdeimpedanciaparaladeteccindeoscilacionesde potencia,sedeberaconsiderarlazonademayoralcanceparalaslimitacionesde transferencia de potencia por la linea. d.Sisedisponedebloqueosdealgunaszonasdelaproteccindedistanciadurante oscilaciones de potencia, se debera disponer de elementos que permitan detectar fallas en la linea mientras se producen las oscilaciones, ya sea durante oscilaciones trifasicas o bifasicas (durante el periodo de reconexin automatica monofasica) e.Loselementosdedesbloqueodeestafuncin,engeneral,podranserprotecciones direccionalesdesobrecorrientedesecuencianegativaofuncionespropiasdelequipo deproteccin,lascualesdeberanserprobadasprevioalapuestaenserviciodelos equipos. 1.+.REOUER!N!ENTOS Y CR!TER!OS DE AJUSTES DE LAS PROTECC!ONES D!FERENC!ALES DE LNEA xxv.Cuandoseutilicenproteccionesdiferencialesdelinea,estascorresponderanalSistema1 primario, disponiendo como sistema 2, protecciones de distancia. xxvi.Adicionalmentealascaracteristicasgeneralesespecificadasparalasproteccionesde distancia,lasproteccionesdiferencialesdelineasposeeralassiguientescaracteristicas particulares: a.Capacidad de evaluacin de corriente diferencial en mdulo y angulo de fase. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-12 b.Tiempo maximo de operacin +0 ms c.Transmisin digital segregada de la informacin de las tres fases. d.Estabilizacin ante posibles saturaciones de los transformadores de corriente. e.Compensacin del retardo del canal de comunicaciones. f.Compensacin de corrientes capacitivas para lineas largas. g.Supervisin de los circuitos de corriente. h.Supervisin del canal de comunicacin. i.Con capacidad de habilitar funciones de reconexin automatica. 1.5.OTROS REOUER!N!ENTOS xxvii.En el caso de lineas con esquemas monopolares, las protecciones del sistema 1 y sistema 2 deberan disparar unicamente la fase fallada en el caso de fallas monofasicas a tierra. Para otrotipodefallasyparatodotipodefallasposterioresareconexionesautomaticas monopolares, el disparo debera ser a las tres fases del interruptor. xxviii.Enelcasodelineasconesquemastripolares,lasproteccionessistema1ysistema2 deberan disparar las tres fases, cualquiera sea el tipo de falla detectada en la linea. xxix.Enlosequiposdeproteccinnuevosocontecnologianumricasedeberacontarcon algunafuncinquepermitadaralarmacuandoseproduzcanfallasenalgunosus componentes internos, previniendo con ello a los operadores. xxx.Los Sistemas 1 y 2 de protecciones deberan contar con un equipo o funcin dentro de un rel numrico, que permita entregar informacin de la localizacin de la falla. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-13 2.PROTECCIN DE LNEAS NO CRTICAS 2.1GENERALES i.Sistemas de proteccin a.LaslineasnocriticasdelS!Tsedeberanprotegercontracortocircuitoscomominimo con un sistema de proteccin principal (Sistema 1), y uno de apoyo remoto compuesto por la tercera zona de la proteccin de distancia de la linea adyacente o la proteccin de sobrecorriente de fases del transformador que la alimenta. b.El alcance del sistema 1 podra ser no definido, aunque en cualquier caso debera cubrir todo tipo de fallas a lo largo de la linea. ii.Tipos de protecciones de lineas a.Como protecciones de lineas no criticas se podran considerar como minimo: Protecciones de distancia con o sin esquema de teleproteccin. Protecciones de sobrecorriente direccionales. Protecciones de sobrecorriente adireccionales. b.Enlineasnocriticasde15+o110kvinterconectadas,elsistema1deberaestar compuestoalmenosporunaproteccindedistanciaparafallasentrefasesyuna proteccindesobrecorrientedireccionalparafallasresidualeslascualesnodeberan estar integradas en el mismo equipo de proteccin. c.En lineas no criticas de 15+ o 110 kv de alimentacin radial, el sistema 1 podra estar compuestopordosrelsdeproteccinquecontenganelementosdesobrecorriente parafallasentrefasesyfallasatierra,siempreycuandopermitancoordinarsu operacinconlasproteccionesdelaslineasotransformadoresqueseconectenala linea.Lasproteccionesparaestaslineasnodeberanestarintegradasenelmismo equipo de proteccin. d.En lineas de 66 kv el esquema de protecciones debera estar compuesto al menos por unaproteccindesobrecorrienteparafallasentrefasesyunaproteccinde sobrecorriente direccional para fallas residuales. Ambas en equipos distintos. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-14 e.En lineas no criticas con tensiones inferiores a 66 kv el esquema de proteccin debera estarcompuestoporproteccionesdesobrecorrienteparafallasentrefasesy residuales, dado que su modo de explotacin es siempre radial. f.Lasproteccionesdelaslineasnocriticasdeberanposeerunelevadoestandarde seguridad operativa el cual estara medido por su TNEF (NTBF). iii.Deteccin de fallas a.Lasproteccionesdelalineadeberansecapacesdediscriminarentrecondicionesde fallaycondicionesdecargaparalasdiferentesconfiguracionesdeoperacindel sistemadetransmisinysubtransmisin.Enlineascondoblecircuitosedebera contemplar la evolucindinamica de lacarga cuando el circuito o lineaparalela salga deservicio,contingenciaquepuedeserrelevanteparacasosdefallasconalta resistencia. b.La operacin de la proteccin debera ser rapida y selectiva para fallas ente el 0 y el 100 de la linea propia. iv.Proteccin contra fallas resistivas a.Cuandoexistalaprobabilidaddefallasconaltaresistencia,sedeberainstalaro habilitarunaproteccindesobrecorrienteresidualdireccionalcontiempo,lacual deberan sercapaz de cubrir todas los valores de resistencia estimadas en los estudios. b.Sepreferira,aunqueseestudiaraencadacaso, unacaracteristicadetiempoinverso, para dar mayor selectividad ajustandose de tal forma que actue en tiempo instantaneo para fallas cercanas y en tiempo de segunda zona para fallas en el extremo remoto de la linea. c.De no ser posible cubrir todas las resistencias de fallas estimadas con la proteccin de sobrecorrientedireccionalresidual,sedeberaimplementarunesquemade comparacindireccionalmediantecomunicaciones,asegurandoeldespejeanteeste tipo de fallas. v.Protecciones de sobre y bajo tensin a.Encasodeposibilidaddesobretensionesenlosequipossedeberacontarconuna proteccindesobretensinconalmenosunaetapadesobretensindetiempo definido. CRITERIOS DE PROTECCIN DE LNEAS FILOSOFA DE PROTECCIN DEL SISTEMA INTERCONECTADO TRANSELEC A-15 b.Encasodecontarconconsumosintermediosenlaslineasyconelobjetivode asegurarelxitodelasreconexionesautomaticasenestetipodelineas,sedebera contarconproteccionesdebajatensinquepermitandesconectarlosconsumos durante el tiempo muerto de la reconexin. 2.2RECONEX!ONES AUTONAT!CAS. vi.Criterios de reconexin automatica en lineas no criticas Talcomoenlaslineascriticas,enestetipodelineasseimplementaranreconexiones automaticasconunsolointentodereconexincomomaximo.Loscriteriosparasu implementacin son los siguientes: a.Para lneas con un solo circuito se implementara una reconexin automatica tripolar enelextremodelineamasfuerte,contiempomuertoqueasegurelaextincindel arcoelcualvendradadoporlaecuacindescritaenelpunto+.5.3.delpresente documento. En el extremo mas dbil no debera