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EVALUACIÓN DE LA COORDINACIÓN DE PROTECCIONES EN LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS (34.5/13.8 KV) DEL MUNICIPIO COSTA DE ORO, CORPOELEC REGIÓN 4 ZONA ARAGUA.
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REPÙBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÈCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MARACAY
EVALUACIÓN DE LA COORDINACIÓN DE PROTECCIONES
EN LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS (34.5/13.8 KV) DEL
MUNICIPIO COSTA DE ORO, CORPOELEC REGIÓN 4 ZONA
ARAGUA.
Autora: Jennilde Garcia.
Tutora: Ing. Esp. Migdys Archiles
CAPÍTULO I
Jennilde Garcia
Evaluar la coordinación de las protecciones en las Subestaciones Eléctricas (34.5/13.8 Kv) del Municipio Costa de Oro, Corpoelec Región 4 Zona Aragua.
Jennilde Garcia
Diagnosticar la situación actual de las subestaciones del Municipio Costa de Oro.
Realizar estudio de cargas de los eventos registrados por cada uno de los relés en las Subestaciones.
Actualizar Plano unifilar de las Subestaciones (34.5 713.8Kv ) del Municipio Costa de Oro.
Analizar fallas mediante estudios de cortocircuito en las subestaciones (34.5/13.8 Kv) del Municipio Costa de Oro.
Estudiar la coordinar protecciones eléctricas de las subestaciones (34.5/13.8 Kv) del Municipio Costa de Oro.
Jennilde Garcia
Jennilde Garcia
CAPÍTULO IV
RESULTADOS
Fase A: Diagnóstico
Etapa I: Diagnosticar la
situación actual de las
subestaciones del
Municipio Costa de Oro.
Subestación Cumboto
Reconectador PANACEA M5
Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51
S/E Cumboto
Barra 34.5KV
Principal
100A- ICC Trifásico
82.8A- ICC Monofásico
Una (01) Operación
Curva IEC CALSE C-C3
Ajuste Actual del Principal I- Subestación Cumboto. Fuente: Corpoelec.
Reconectador Noja Power – Relé RC01ES
Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51
S/E Cumboto
Barra 13,8KV
Circuitos: Cumboto
Turiamo
1200A- ICC Trifásico
693A- ICC Monofásico
180A- Fase
54A- Neutro.
Tres(03) Operaciones
Curva IEC VI- ANSI VI
Ajuste actual del Equipo del circuito Cumboto y Turiamo- Subestación Cumboto.
Subestación Independencia
Reconectador Cooper Power – Relé Form6
Ajustes Instantáneo - 50 Temporizado-51
S/E Independencia.
Principal I
Barra13,8KV
Circuito: Comando
1760A- ICC Trifásico
1017A- ICC Monofásico
249A- Fase
74A- Neutro.
Tres (03) Operaciones
Curva IEC VI- ANSI VI
Ajuste actual del Equipo del circuito Comando-Subestación Independencia.
Reconectador PANACEA M9
Ajustes Instantáneo - 50 Temporizado-51
S/E Independencia
Barra 34.5KV
Principal II
200A- ICC Trifásico
166.8A- ICC Monofásico
Una (01) Operación
Curva IEC CALSE C-C3
Ajuste Actual del Principal II- Subestación Independencia.
Reconectador Cooper Power – Relé Form6
Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51
S/E Independencia.
Principal II
Barra 13,8KV
Circuitos: Playón y Pueblo
1760A- ICC Trifásico
1017A- ICC Monofásico
380A- Fase
114A- Neutro.
Tres (03) Operaciones
Curva IEC VI- ANSI VI
Ajuste actual de los Equipos de los circuitos Playón y Pueblo-Subestación Independencia.
Subestación Cata
Reconectador PANACEA M5
Ajustes Instantáneo – 50 Temporizado-51
S/E Cata
Barra 34.5KV
Principal
200A- ICC Trifásico
166.8A- ICC Monofásico
Una (01) Operación
Curva IEC CALSE C-C3
Ajuste Actual del Principal I- Subestación Cata.
Reconectador Noja Power – Relé RC01ES
AJUSTES Instantáneo – 50 Temporizado-51
S/E Cata
Barra 13,8KV
Circuitos: Cata - Cuyagua y
Bahía
1760A- ICC Trifásico
1017A- ICC Monofásico
380A- Fase.
114A- Neutro.
Tres (03) Operaciones
Curva IEC VI- ANSI VI
Ajuste actual de los Equipos de los circuitos Cata-Cuyagua y Bahía- Subestación Cata.
Circuito Ubicación del
Reconectador
Coriente (A)
Independencia I 34.5KV 31
Independencia II 34.5KV 92
Cumboto I 34.5KV 25
Cata I 34.5KV 44
Comando 13.8KV 77
Playón 13.8KV 135
Pueblo 13.8KV 97
Cumboto 13.8KV 45
Turiamo 13.8KV 18
Cata – Cuyagua 13.8KV 59
Bahía 13.8KV 60
Valores resultantes del estudio de carga de los eventos registrados y
almacenados en los relés de entrada y salida de las Subestaciones.
Etapa III:
Actualizar planos unifilares de
las Subestaciones (34.5/13.8kV)
del Municipio Costa de Oro.
Plano Unifilar de la Subestación Cumboto
5 MVA
Plano Unifilar de la Subestación Cata
Plano Unifilar de la Subestación Independencia
jl
Categoría Línea de Transmisión Mediana
Longitud Estimado 112Km
Tensión Nominal 34.5Kv
Número de Líneas por fase 1
Configuración De la Línea Simple
Material del Conductor AAAC
Calibre del Conductor 2/0
Características de la línea de Sub Transmisión 34.5kV de la Subestación Santa Clara.
La distancia media geométrica es calcula mediante la fórmula presentada a
continuación:
Para la configuración Simple de la línea de transmisión se tiene:
El coeficiente de inducción de la Línea se calcula por:
H/km
La reactancia típicamente se expresa por:
La resistencia es calculada por:
Formando la impedancia Inductiva se tiene:
MVA
Generación 5 5 3 36
Transformador
I
(Santa Clara)
5
5
3
36
Transformador
II
Independencia
8
8.3
8.5
10
Línea
de Transmisión
*627.63 + j 45.92Ω
Valores en porcentuales de las reactancias que intervienen en el sistema.
A continuación se procede a calcular todos las valores de las reactancias en por
unidad (p.u) realizando cambio de base.
Secuencia Positiva
Generador:
Transformador I:
Línea de Transmisión 2 - 3: j45.92Ω
Transformador II:
MVA
Generación 0.05 0.05 0.03 36
Transformador I
(Santa Clara)
0.55
0.55
0.33
36
Transformador
II
Independencia
1.8
1.86
1.9
10
Línea
de Transmisión
j 1.38p.u
Valores en por unidad (p.u) de las reactancias que intervienen en el sistema.
Formando las redes de secuencia positiva, negativa se tiene:
Secuencia Positiva en Barra 3 y 4
Secuencia Negativa en Barra 3 y 4
Secuencia Cero en la Barra 3
Secuencia Cero en la Barra 4
Cálculo de la Corriente de Cortocircuito trifásico en la barra 3:
Donde:
E: Voltaje de pre falla en el punto donde ocurre la falla
Cálculo de la Corriente de Cortocircuito trifásico en la barra 4:
Cálculo de la Corriente de Cortocircuito monofásico en la barra 3:
Cálculo de la Corriente de Cortocircuito monofásico en la barra 4:
Subestación Barra (A) (A)
Independencia 3 140 418.40
4 759.24 2277.71
Cata 3 140 418.40
4 759.24 2277.71
Cumboto 3 103.70 311.10
4 504.46 1513.38
Valores de las corrientes de cortocircuito calculado en las barra 3 y 4
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro.
Etapa V: Estudiar la
coordinación de
protecciones de las
Subestaciones
(34.5/13.8kV) del Municipio
Costa de Oro.
Protección falla a fase, curva de tiempo Temporizado, circuito playón:
Donde:
RTC: Relación del transformador de corriente lado de baja (600/5)
:Corriente pick up.
In: Corriente Nominal.
Donde:
= Tiempo de corriente de disparo.
A, B, p= Constante (Varían de acuerdo a la curva a utilizar).
TM= Tiempo Multiplicador (Siempre será 1 por tratarse de un relé digital).
Ipickup= Corriente
I= Corriente de falla.
Tt para curva Extremadamente Inversa:
Tt para curva Muy Inversa:
Protección falla a fase, curva de tiempo Definido, circuito Playón:
Protección falla a Tierra, curva de tiempo Temporizado, circuito Playón:
Tt para curva Extremadamente Inversa:
TM= 8
Tt para curva Inversa:
Protección falla a tierra, curva de tiempo Definido, circuito Playón:
Curva TM TAP Tt Icc RTC I/
Extremadamente
Inversa
(Falla a fase)
1
1.68
0.08
2277.71
600/5
11.29
Muy Inversa
(Falla a fase)
1 1.68 0.09 2277.71 600/5 11.29
Extremadamente
Inversa
(Falla a Tierra)
8
0.22
0.26
759.24
600/5
28.76
Inversa
(Falla a Tierra)
1 0.22 0.14 759.24 600/5 28.76
Valores de tiempo de corriente de disparo (temporizado) para el circuito Playón.
Protección falla a fase, para el disparo instantáneo
Para el Temporizado:
Calibre 2/0
Falla Instantáneo 50 Temporizado 51
Icc Trifásico 1822.17A 225.6A
Icc Monofásico 607.39A 84.6A
Valores de corriente de disparo temporizado e instantáneo para el circuito Playón.
Cálculo de ajustes de las protecciones agua arriba de la Subestación Independencia.
Protección falla a fase, curva de tiempo Temporizado, Principal II:
In: 92A
RTC: 400/5
Donde:
Curva TD Tp TAP RTC Corriente I/Ipickup
Muy
Inversa
4 1.68 1.73 400/5 418.40 3.02
Protección falla a fase, curva de tiempo Definido, circuito Playón:
Valores de tiempo de corriente de disparo temporizado aguas arriba falla a fase.
Protección falla a Tierra, curva de tiempo Temporizado, circuito Playón:
Tp para curva Muy Inversa:
Curva TD Tp TAP RTC Corriente I/Ipickup
Muy
Inversa
4 0.12 0.23 400/5 140 7.6
Protección falla a tierra, curva de tiempo Definido, circuito Playón.
Valores de tiempo de corriente de disparo temporizado aguas arriba falla a tierra.
Protección falla a fase, para el disparo instantáneo
Para el Temporizado:
Este ajuste esta dado por la curva IEC CALSE C-C3 de una operación.
Falla Instantáneo 50 Temporizado 51
Icc Trifásico 334.72A Una operación curva
Icc Monofásico 112A IEC CALSE C-C3
Valores de corriente de disparo temporizado e instantáneo para la entrada de 34.5kV
de la Subestación Independencia.
Cálculo del restablecimiento en Frio para uno de los transformadores de 10MVA de la
Subestación Independencia
2 x IN para 100 seg.
3 * IN Para 10 seg.
6 * IN Para 1 seg.
12 x IN para 0,1 seg.
25 x IN Para 0,01 seg.
Donde:
IN: Corriente nominal en el primario del transformador, 167.55A
Restablecimiento en frío
2 x 167.55A= 335.1A
3 x 167.55A= 502.65A
6 x 167.55A= 1005.3ª
INRUSH
12 x 167.55A= 2010.6A
25 x 167.55A= 4188.75A
Situaciones en las cuales el transformador debe ser capaz de soportar esfuerzos
mecánicos y térmicos
25 * IN Para 3 seg.
20 * IN para 3 seg.
16,6 * IN para 4 seg.
14,3 * IN para 5 seg.
11,3 * IN para 10seg.
6,7 * IN para 30seg.
4,75 * IN Para 60seg.
25 x 167.55A= 4188.75A
20 x 167.55A= 3351A
16.6 x 167.55A= 2781.33A
14.3 x 167.55A= 2395.965A
11.3 x 167.55A= 1893.315A
6.7 x 167.55A= 1122.585A
4.75 x 167.55A= 795.86A
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Tt
Extremadament
e Inversa
Tt
Muy Inversa
Comando 0.96 115.2 19.77 0.04 0.07
Pueblo 1.21 145.2 15.68 0.05 0.08
Playón 1.68 201.6 11.29 0.08 0.09
Cata-Cuyagua
0.74
88.8
25.65
0.03
0.08
Bahía 0.75 90 25.30 0.04 0.08
Cumboto 0.56 67.2 22.52 0.04 0.07
Turiamo 0.22 26.4 57.35 0.03 0.07
Circuito
TAP
Ipickup
Tp
Extremadamente Inversa
Principal I
Independencia
0.58 46.4 9.01 0.43
Principal II
Independencia
1.73 138.4 3.02 1.68
Cata 0.83 66.4 6.30 0.58
Cumboto 0.47 37.6 8.27 0.45
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Tt
Extremadamente
Inversa
Tt
Muy Inversa
Comando 0.13 15.6 48.66 0.22 0.12
Pueblo 0.16 19.2 39.54 0.23 0.13
Playón 0.22 26.4 28.76 0.26 0.14
Cata-Cuyagua 0.09 10.8 70.3 0.21 0.11
Bahía 0.1 12 63.27 0.21 0.12
Cumboto 0.07 8.4 60.05 0.2 0.12
Turiamo 0.03 3.6 140.13 0.2 0.10
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Tp
Muy Inversa
Principal I
Independencia
0.07 5.6 25 0.07
Principal II
Independencia
0.23 18.4 7.6 0.12
Cata 0.11 8.8 15.90 0.08
Cumboto 0.06 4.8 21.60 0.07
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del temporizado para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Falla Temporizado 51
Icc Trifásico 225.6A
Icc Monofásico 84.6A
Valores de corriente de disparo temporizado para los circuitos
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Falla Temporizado 51
Icc Trifásico Una Operación
Icc Monofásico IEC CALSE C-C3
Valores de corriente de disparo temporizado para los circuitos
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Comando 1.25 150
Pueblo 1.58 189.6
Playón 2.19 262.8
Cata-Cuyagua 0.96 115.2
Bahía 0.98 117.6
Cumboto 0.73 87.6
Turiamo 0.30 36
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Principal I
Independencia
0.75 60
Principal II
Independencia
2.24 179.2
Cata 1.07 85.6
Cumboto 0.61 48.8
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Comando 0.17 20.4
Pueblo 0.21 25.2
Playón 0.30 36
Cata-Cuyagua 0.13 16
Bahía 0.13 17
Cumboto 0.09 10.8
Turiamo 0.04 4.8
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Circuito
TAP
Ipickup
Principal I
Independencia
0.10 8
Principal II
Independencia
0.30 24
Cata 0.14 11.2
Cumboto 0.08 6.4
Valores de parámetros eléctricos de ajuste del tiempo definido para los circuito
de las Subestaciones del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Falla Instantáneo 50
Icc Trifásico 1822.17A
Icc Monofásico 607.39A
Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos
de las Subestaciones cata e independencia del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Falla Instantáneo 50
Icc Trifásico 1210.704A
Icc Monofásico 403.57A
Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos
de las Subestación Cumboto del Municipio Costa de Oro 13.8KV.
Falla Instantáneo 50
Icc Trifásico 334.72A
Icc Monofásico 112A
Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos
de las Subestaciones Cata e Independencia del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Falla Instantáneo 50
Icc Trifásico 248.88A
Icc Monofásico 82.96A
Valores de corriente de disparo del instantáneo para los circuitos
de las Subestación Cumboto del Municipio Costa de Oro 34.5KV.
Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)
2 x In 335.1 100
3 x In 502.65 10
6 x In 1005.3 1
Valor del restablecimiento en frio del transformador de 10MVA
para las Subestaciones independencia y Cata.
Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)
12 x In 2010.6 0.1
25 x In 4188.75 0.01
Valor del Inrush del transformador de 10MVA para las Subestaciones independencia y Cata.
Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)
25 x In 4188.75 3
20 x In 3351 3
16.6 x In 2781.33 4
14.3 x In 2395.965 5
11.3 x In 1893.315 10
6.7 x In 1122.585 30
4.75 x In 795.86 60
Valor del esfuerzo mecánico y térmico del transformador de 10MVA
para las Subestaciones independencia y Cata.
Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)
2 x In 167.54 100
3 x In 251.31 10
6 x In 502.62 1
Valor del restablecimiento en frio del transformador de 5MVA para la Subestación Cumboto.
Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)
12 x In 1005.24 0.1
25 x In 2094.25 0.01
Valor del Inrush del transformador de 5MVA para la Subestación Cumboto.
Magnitud Corriente (A) Tiempo (Seg)
25 x In 2094.25 3
20 x In 1675.4 3
16.6 x In 1390.58 4
14.3 x In 1197.9 5
11.3 x In 946.60 10
6.7 x In 561.26 30
4.75 x In 397.91 60
Valor del esfuerzo mecánico y térmico del transformador de 5MVA
para la Subestación Cumboto.
Estudio de Factibilidad
Factibilidad Técnica
Factibilidad Económica
Factibilidad Operativa
Beneficios Tangibles
Beneficios Intangibles
Conclusiones
y
Recomendaciones