INTEGRANTES:-ALMEYDA VALENCIA HUGO-CONDE CAHUANA -DONAYRE HERNANDEZ JOSE

PROTECCIÓN DE SISTEMAS ELECTRICAS

TEMA : PROTECCION DE REDES DE DISTRIBUCION

Introducción

El problema de Protección de los Sistemas Eléctricos de Distribución ha venido adquiriendo cada vez mayor importancia ante el crecimiento acelerado de las redes eléctricas y la exigencia de un suministro de energía a los consumidores con una calidad de servicio cada vez mayor. A pesar de existir abundante bibliografía sobre Protecciones de Sistemas Eléctricos, ésta en su mayoría está enfocada a los Sistemas de Generación y Transmisión de Energía Eléctrica.

Se estudian en particular, los tres tipos de protecciones más utilizados y propios de los Sistemas de Distribución, como son, los fusibles, los reconectadores automáticos y los seccionalizadores.

1.- Fusibles:El fusible es el medio más sencillo de interrupción automática de corriente en caso de cortocircuitos o sobrecargas. En baja tensión se encuentran hasta de 600 A y de 250 a 600 Volt. En este rango, la exigencia es que soporten continuamente la corriente nominal y que se fundan en un tiempo máximo de 5 minutos con un 15% de sobrecarga.El elemento fusible se funde cuando circula por él, una corriente peligrosa durante un tiempo determinado. El mecanismo de soporte establece rápidamente una distancia eléctrica prudente a fin de minimizar el tiempo que dura el arco.

La curva característica de un fusible se puede separar en las siguientes partes, tal como se muestra en la Figura 6.2a. Curva de tiempo mínimo de fusión: Relaciona lacorriente con el tiempo mínimo al cual el fusible se funde.

b. Curva de tiempo máximo de fusión o de aclaramiento:Se obtiene adicionando un margen de tolerancia (encorriente) a la curva a.

c. Curva de tiempo total para la extinción del arco: Seobtiene adicionando a la curva b, el tiempo necesario parala completa extinción del arco.

d. Curva tiempo-corriente de corta duración: Relaciona lacorriente y el tiempo máximo permisible para que elfusible no quede debilitado en caso de sobrecargas decorta duración. Se obtiene estableciendo un margen debajode la curva a.

Aplicación de fusibles a la protección de transformadores

Las curvas “tiempo-corriente” muestran la relación entre la corriente y el tiempo que requiere el elemento fusible para fundirse y el tiempo que requiere el fusible para aclarar la falla. En Chile, se protegen transformadores de hasta 66 kV y potencias de hasta 5 MVA, con fusibles ubicados en el lado de alta, evitándose el interruptor de poder (52) respectivo, empleándose protección de sobrecorriente en el lado de baja (51), la que actúa sobre un 52, tal como se muestra en la Figura 6.3

Consideraciones para curvas de calentamiento de transformadores: Se construyen curvas lo mas reales posibles a las condiciones de operación. Se supone que el transformador alcanza hasta 50º C sobre la temperatura ambiente máxima de 45ºC.Consideraciones para curvas “tiempo-corriente” de fusibles: Las curvas primitivas son bastante irreales. Se supone que la temperatura ambiente es de 25ºC (los ensayos se hacen entre 20 y 30º C) y que el fusible está sin carga (frío). Esto significa que para estudios de coordinación, debe trabajarse con curvas “tiempo-corriente” corregidas a las condiciones reales de ambiente y carga.

Para seleccionar adecuadamente un fusible de protección a un transformador deben considerarse los siguientes puntos, que se muestran en la Figura 6.4:

- Los fusibles deben ser capaces de soportar 1,5 veces la corriente nominal. Esto es, su curva característica debe quedar a la derecha de la recta vertical que tiene como abscisa ese valor corriente.- Deben ser capaces de soportar, sin quemarse, la corriente de magnetización (in-rush) durante por lo menos 0,1 segundo. Esta corriente es del orden de 8 a 10 veces la corriente nominal del transformador.- Los fusibles deben quemarse para una corriente igual o superior a 6 veces la corriente nominal del transformador, admitiéndose que la impedancia de este último sea inferior al 6% (que es el caso más común en las subestaciones de transformación o sistemas industriales).

Estandarización de Curvas tiempo-corriente (EEI-NEMA)

Reconectadores AutomáticosEl reconectador es un interruptor con reconexión automática, instalado preferentemente en líneas de distribución. Es un dispositivo de protección capaz de detectar una sobrecorriente, interrumpirla y reconectar automáticamente para reenergizar la línea.Para comprender mejor el funcionamiento de un reconectador esnecesario considerar lo siguiente:

− Secuencia de Operación: Los reconectadores pueden ser programados para un máximo de cuatro aperturas y tresreconexiones. Los tiempos de apertura pueden determinarse de curvas características tiempo-corriente, como las que se muestranen la Figura 6.9. Cada punto de la curva características representa el tiempo de aclaramiento del reconectador para un determinado valor de corriente de falla. Es importante destacar que este dispositivoconsta de dos tipos de curvas, una de operación rápida y una segunda de operación retardada.

− Número total de operaciones o aperturas: Los reconectadores permitenprogramar desde una apertura hasta un máximo de cuatro. − Tiempo de reconexión: Son los intervalos de tiempo en que los contactos del reconectador permanecen abiertos entre una apertura y una orden de cierre o de reconexión. − Tiempo de reposición: Es el tiempo después del cual el reconectador repone su programación, cuando su secuencia de operación se ha cumplido parcialmente, debido a que la falla era de carácter temporal o fue aclarada por otro elemento de protección.− Corriente mínima de operación: Es el valor mínimo de corriente para el cual el reconectador comienza a ejecutar su secuencia de operación programada.

La secuencia de operación típica de un reconectador para abrir en caso de una falla permanente se muestra en la figura 6.10, donde se ha supuesto que la programación es C 22, es decir, dos aperturas rápidas y dos aperturas lentas, con tiempos obtenidos respectivamente, de la curva A y de la curva C de la Figura 6.9,para la magnitud de corriente de falla correspondiente.

Clasificación de los ReconectadoresLos reconectadores automáticos pueden ser clasificados de diferentes formas, a saber: Monofásicos o trifásicos; con control hidráulico o electrónico o con microprocesador; con interrupción en aceite o en vacío, con aislación de aire o aceite.a. Reconectadores monofásico y trifásicosLos reconectadores monofásico (Figuras 6.11) se utilizan para la protección de líneas monofásicas, tales como ramales o arranques de un alimentador trifásico. Pueden ser usados en circuitos trifásicos cuando la carga es predominantemente monofásica.Los reconectadores trifásicos (Figura 6.12) son usados cuando se requiere aislar (bloquear) las tres fases para cualquier falla permanente, con el fin de evitar el funcionamiento monofásico de cargas trifásicas tales como grandes motores trifásicos Figuras 6.11 Figura 6.12

Aplicaciones:Los reconectadores pueden ser usados en cualquier punto de un sistema de distribución donde el rango del reconectador es adecuado para los requerimientos del sistema. Las localizaciones lógicas para reconectadores se muestran en la Figura 6.14 y corresponden a las indicadas por las respectivas letras:A. En subestaciones, como el dispositivo de protección del alimentador primario que permite aislar el alimentador en caso de falla permanenteB. En líneas de distribución a una distancia de la subestación, para seccionalizar alimentadores largos y así prevenir salidas del alimentador entero cuando una falla permanente ocurre cerca del final del alimentadorC. En ramales importantes desde el alimentador principal para proteger el alimentador principal de interrupciones y salidas debido a fallas en el ramal.D. En pequeños ramales monofásicos.

Seccionalizadoreses un dispositivo de protección que aísla automáticamente las fallas en las líneas de distribución. Se instala necesariamente aguas abajo de un equipo con reconexión automática.Se usan a menudo en lugar de desconectadores fusibles en arranques donde es necesario reponer el servicio rápidamente y donde no se justifica el uso de otro reconectador en serie. No tienen curvas características de operación tiempo-corriente y se coordinan con los reconectadores, como se verá más adelante, simplemente por sus corrientes nominales y sus secuencias de operación.

Los requisitos básicos que deben considerarse para su adecuada aplicación son los siguientes:- El dispositivo de protección con reconexión automática, ubicado aguas arriba del seccionalizador, debe tener la sensibilidad suficiente para detectar la corriente mínima de falla en toda la zona asignada para ser protegida por él.- La corriente mínima de falla del sector de la línea que debe ser aislada por el seccionalizador debe exceder a su corriente mínima de operación.

Coordinación de elementos de protección:En general, los conceptos básicos de coordinación de los elementos de protección en alimentadores de distribución radial, pueden resumirse en dos:

-El dispositivo de protección más próximo a la falla (local) debe despejarla, sea ésta permanente o transitoria, antes que el dispositivo de respaldo opere si este no tiene reconexión automática o antes que agote las reconexiones en caso de tenerlas.

-Las interrupciones deben restringirse al mínimo en fallas permanentes, tanto en el tramo de la línea conectada como en el tiempo de duración.

Coordinación de fusibles:Como se dijo, el fusible es normalmente usado en la protección de transformadores, por este motivo interesa su coordinación en este caso. Al proteger un transformador, el fusible podría estar coordinado con otros fusibles o con relés de tiempo extremadamente inverso, dado que para una buena coordinación, las curvas tiempo corriente deben ser

similares.

Coordinación entre reconectadores y fusibles:Se pueden distinguir dos casos, reconectador-fusible y fusible-reconectador. En ambos, se usa el método de trazado de curvas del reconectador y del fusible, con el fin de obtener el rango de corrientes de cortocircuito en que existe coordinación.

a. Coordinación de reconectador con fusible en el lado carga (reconectador-fusible) En este caso el reconectador deberá detectar las fallas ocurridas en su zona y también las de la zona del fusible. Por lo tanto, el fusible debe operar después de la característica rápida y antes de la lenta del reconectador.

b. Coordinación de reconectador con fusible en el lado fuente (fusible-reconectador)El fusible en este caso, protege el sistema de fallas internas en el transformador, o en la barra de la subestación, que no pueden ser detectadas por el reconectador. Para el estudio de coordinación en este caso, es necesario considerar las fallas en el lado carga del reconectador, para lo cual se deben referir las curvas de tiempo mínimo de fusión del fusible ubicado en el lado de alta del transformador, al voltaje del lado de baja tensión, donde está ubicado el reconectador.

Coordinación entre reconectador e interruptorEsta coordinación es muy común en subestaciones donde el nivel de cortocircuito en la barra de alimentadores primarios es de 250 kVA o mayor, cuando se usan interruptores en el origen de alimentadores, con reconectadores en el troncal o en arranques importantes.

Coordinación entre reconectador y seccionalizadorPara coordinar un reconectador con un seccionalizador no se requiere hacer análisis de curvas de tiempo-corriente debido a que el seccionalizador no tiene este tipo de curvas; sólo cuenta pulsos de corriente de falla y se ajusta para que abra luego de un determinado número de pulsos, como máximo, uno menos que el número de operaciones del reconectador ubicado aguas arriba y en el momento en que éste está abierto

END…

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