Over Current Relays

5/13/2018 Over Current Relays - slidepdf.com

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High Performance Evolution

Relevadores de SobrecorrienteRelevadores de Sobrecorriente

Referencia: Saturation of Current Transformersand its Impact on Digital Relays

El-Amin & Al-Abbas

Preparado por: Ing. Salvador Arcos




Muchos transformadores de instr umentos poseen núcleos dehierro los cuales son diseñados para replicar en sus secundarios demanera exacta las cantidades del primario.

Los ingenieros de protección deben seleccionar de manera

apropiada y basados en los relevadores de protección a ser usados en el esquema, los relevadores y transformadores aser empleados.

Desde que estos tienen núcleos de hierro la característica de

saturación de este será importante especialmente con lostransformadores de corriente que s e pueden ver expuestos asaturación cuando pasan grandes corrientes de falla.

I ntroducciónI ntroducciónI ntroducciónI ntroducción




I ntroducciónI ntroducciónI ntroducciónI ntroducción




SaturaciónSaturaciónSaturaciónSaturación

La guía de aplicación para TCs del IEEE C37.110 contiene pasos

para eliminar los efectos de la saturación, sin embargo muchos deestos pasos resultan en TCs muy grandes los cuales soneconómicamente inaceptables.




SaturaciónSaturaciónSaturaciónSaturación

La saturación es una consecuencia de la corriente de

magnetización causada por la asimetría, y es de la mismanaturaleza que la corriente de inr ush de los transformadores.




1

Z P ( n2 )

n

:

Z S

I e

I mI w

Circuito Equivalente De Un TC

Burden

Z B

C ircuitos Equivalentes de T C s y T P sC ircuitos Equivalentes de T C s y T P sC ircuitos Equivalentes de T C s y T P sC ircuitos Equivalentes de T C s y T P s




Circuito Equivalente De Un TC (Simplificado)

1 n

:

Z S

Burden Z BI e

E S= E e V S

I P

X e

I S

Z C

eS

P I I

n

I !

I S

C ircuitos Equivalentes de T C s y T P sC ircuitos Equivalentes de T C s y T P sC ircuitos Equivalentes de T C s y T P sC ircuitos Equivalentes de T C s y T P s




Curvas de Rendimiento de TCs

El calculo del rendimiento con el circuito equivalente es dificil siempre y cuando el valor de X es conocido. El Estandar ANSI/IEEE

C57.3 reconoce esto y clasifica a los TCs que tienen un fl ujosignificativo en el nucleo como T (H antes de 1968), su rendimientoes determinado por pr ueba.

Los TCs constr uidos para minimizar el fl ujo disperso en el nucleo

pueden ser representados por el circuito equivalente y surendimiento puede ser calculado. Son designados como clase C ( Lantes de 1968). En la figura se muestra una curva tipica

Rendi miento de T C s en C omponenteRendi miento de T C s en C omponenteSi metrica de CASi metrica de CA





C urvas de excitación para un TC multirelación tipo bushing clase C-

100 según clasificación ANSI

V o l t a j e

d e

e x c i t a c i ó n s

e c u n

d a r i o

( E

e

)

( v o l t s )

0.00

1

10

100

500

1

0.1

Corriente de excitación secundaria ( I e ) (Amperes)0.01 0.1 1 10 100

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

45°

A






Rendi miento de los T C sRendi miento de los T C sRendi miento de los T C sRendi miento de los T C s

Los siguientes factores afectan el rendimiento de un TC:

1. Burden Secundario 2. Nivel de Cortocircuito

3. Relación X/R (offset de C D )

4.Fl ujo Remanente





La eval uación del rendimiento de los relevadores digitales a lasaturación en corriente simétrica de CA debe considerar los

siguientes dos factores:

1. Burden del transformador de corriente.

2. M agnitud de la corriente de falla simétrica.









Las fallas invol ucran componentes asimétricas de C D por lo tantoes muy importante estudiar su impacto y efectos asociados en losrelevadores digitales.

La relación X/R afecta a la saturación de manera significativa enlos primeros ciclos de la fase transitoria siendo una ma yor X/R enel sistema una saturación ma yor y como resultado unadisminución en la magnitud de corriente reportada por el relevador y por lo tanto un aumento de tiempo en los elementosinstantáneos.









La saturación de los TCs no solo afecta a los elementos

instantáneos de los relevadores digitales también puede afectar lascaracterísticas temporizadas por la acción de las componentes delas fallas simétricas y asimétricas así como el fl ujo remanenteencerrado en el núcleo.





Para la selección de un TC en aplicaciones de relevadores digitalesde sobrecorriente se recomienda lo siguiente:

1. Seleccione la relación del TC en base a la carga requerida.

2. Calcule los a justes requeridos por los instantáneos del rele.

3. Realice corridas en un programa E M TP del modelo del TC paraasegurar la operación de los a justes. Calcule el tiempo requerido

para la operación del rele y si es aceptable, de otro modo cambie laclase o la relación a una ma yor.

4. Defina criterios de selección para el TC usando el Vs calculado,la máxima corriente de falla basada en el burden secundario y larelación X/R.




Esti mación de Saturación de T C s por Esti mación de Saturación de T C s por Si mulaciónSi mulación

Esti mación de Saturación de T C s por Esti mación de Saturación de T C s por Si mulaciónSi mulación




Reles de SobrecorrienteReles de SobrecorrienteReles de SobrecorrienteReles de Sobrecorriente

Ob jetivos de la protección de Sobrecorriente:

1. Detectar todas las fallas en la zona de protección

2. O perar en tiempo para limitar el daño o red ucción de la vida delos equipos.

3. Proveer respaldo a la siguiente zona de protección.





Relevadores de Sobrecorriente:





Esquema de unrelevador desobrecorrienteelectromecánico.

Permite coordinación

con f usibles ya que esaproximado a ellos.




C urvas de Reles de SobrecorrienteC urvas de Reles de SobrecorrienteC urvas de Reles de SobrecorrienteC urvas de Reles de Sobrecorriente

El Tiempo esta dado por lo general en segundos.

La corriente en múltiplos que

son veces del valor al que seha a justado el valor de la

pick u p.

El Dial o Palanca a justa el

retardo de tiempo antes deque el relevador opere




Ecuación BásicaEcuación BásicaEcuación BásicaEcuación Básica

ts = Torque de restricción del resorte

I = Corriente aplicada

Ip = Pick u p de corriente

Kd = Factor de amortiguamiento del disco

= Angulo de rotación del disco, proporcional al dial




Res puesta del relevador Res puesta del relevador Res puesta del relevador Res puesta del relevador

1. Tiempo de operación = Torque de restricción

3. T DS (Angulo de a juste) y tiempo de disparo

2. Integrando en el tiempo




Res puesta del relevador Res puesta del relevador Res puesta del relevador Res puesta del relevador

4. Encontrando el tiempo de disparo

Donde:

M =I/Ip

A=Kd/ts





Las variables de la formula de la curva desobrecorriente define el comportamiento deestas. Las curvas sea justan a diferentesaplicaciones como es sucoordinación con

f usibles y sistemas detransmisión

















Protecciones de Sobrecorriente.

1. Tiempo Instantáneo. (50)

- 50P ó 50N

1. Tiempo Inverso. (51)

-51P ó 51N




ClassificaciónClassificaciónClassificaciónClassificación

t

DEFINITE CURRENT A

t

t1

DEFINITE TIME A

t

AINVERSE TIME

t

INVERSE TIME WITH INSTANTANEOUS UNIT

A




C oordinaciónC oordinaciónC oordinaciónC oordinación

La coordinación en un sistema se hace en base a dos factores:

1. Sensitividad.

2. Tiempo





Coordinación basada en el tiempo.

-Sobrecorriente de tiempo definido

-No existe comunicación entre los relevadores

Si se detecta una falla.

-Los relevadores están a justados para disparar con unretardo mínimo.





Intervalo de coordinación.

60 a 75 ms




GRACIAS! GRACIAS!

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