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Modelamiento y Ajuste de Relés de Distancia I. D. Guanoluisa, Estudiante, EPN
digitales pueden tener hasta 5 zonas y algunas de éstas pueden se ajustadas para operar hacia atrás. A continuación se revisará las zonas de operación de los relés de distancia: Zona 1(tiempo instantáneo): tienen un alcance del 80% impedancia de la línea. Zona 2 (tiempo de 0.3 a 0.6 segundos): tiene una alcance de 120% impedancia de la línea. Zona 3 (tiempo mayor a 1 segundo): El alcance es un respaldo de líneas adyacentes [1]. Las ventajas que brindan los relés de distancia con respecto a la protección de sobrecorriente y la protección diferencial, es la capacidad de estimar la ubicación de la falla. Con respecto Corriente, impedancia, líneas de transmisión, únicamente Palabr as claves — Corriente, únicamente a la protección de sobrecorriente es que su zona de longitud, voltaje, zona de operación. protección (alcance) es independiente del estado de demanda del SEP. I. I NFORME Finalmente el alcance de ajusta en base a las características A. Realizar un resumen de las características de la físicas (impedancia) de la línea de transmisión protegida. Los L os relés de distancia son fundamentales en los circuitos de transmisión ya que se manejan niveles de corriente muy altos, de tal forma que al instante que se produzca una falla ésta sea despejada rápidamente y no cause daños a los equipos o en el peor de los caso al personal inmiscuido. El principio de funcionamiento de los relés de distancia es calcular la impedancia, es decir, la relación entre el voltaje y la corriente de tal forma que la protección actúe si la falla se da dentro de su zona de operación, además tenemos que la impedancia de la línea de transmisión es proporcional a la longitud de la misma por ende es apropiado utilizar relés de distancia para medir la impedancia de la misma desde la ubicación del relé hasta un punto determinado denominado lugar de falla. Resumen —
protección de distancia.
B. Identificar y tabular los ajustes adecuados para las
Las protecciones de distancia toman una señal de voltaje y protecciones de distancia modeladas en la práctica: ajuste en corriente y de esta manera calculan la impedancia y estiman la ohmios primarios y secundarios, temporización. Para que la ubicación de la falla en el sistema eléctrico. protección cubra el 80% en la zona 1, el 120 % de la zona 2 y Para que el relé de distancia estime la localización de la el 200 % de la zona 3. falla se debe parametrizar el valor de la impedancia de la línea Para los ajustes del relé de distancia se toma en cuenta el de transmisión a ser protegida, es decir, se tienen que informar tipo de relé, es decir si es de tipo Mho o de tipo poligonal. al relé la impedancia de la línea. La estimación de la Para ambos casos tenemos que ajustar cada zona de operación localización de una falla hace uso de la característica Ω/Km de del relé de acuerdo a lo siguiente: una línea de transmisión transmisión siendo favorecedor si existe una línea Para los relés tipo Mho los ajustes que se deben realizar de transmisión adyacente del mismo tipo de estructura y de las son: el alcance que es el diámetro de la circunferencia, el mismas características que la anterior. ángulo, la dirección hacia la línea protegida y el tiempo para la zona 2 y 3 ya que la zona 1 es instantánea. Como se muestra en las siguientes figuras.
Fig 1. Característica tiempo-distancia para el relé de distancia.
El esquema básico de éste tipo de relés comprende una zona 1 instantánea y al menos dos zonas con disparo temporizado que se muestran en la Fig 1. Hay que recalcar que los relés Fig 2. Datos para la zona 1 del relé de distancia tipo Mho.
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Las sigueintes figuras muestran los ajustes realizados para el relé de distancia tipo poligonal, y en la TABLA II se resume los ajustes requeridos para que la zona 1 opere en el 80%, la zona 2 en un 120% y la zona 3 opere en un 200%. Hay que recalcar que los ajustes que se deben tomar en cuenta para este tipo de relé son: la dirección, el alcance resistivo, el alcance reactivo, el ángulo del relé y el tiempo en las zonas 2 y 3.
Fig 3. Datos para la zona 2 del relé de distancia tipo Mho.
Fig 5. Datos para la zona 1 del relé de distancia tipo Poligonal. Fig 4. Datos para la zona 3 del relé de distancia tipo Mho.
La TABLA I resume los ajustes se los hace de acuerdo al análisis de cortocircuitos y obteniendo así la impedancia para el ajuste de protecciones práctica para que la zona 1 opera el 80%, la zona 2 en el 120% t la zona 3 en el 200%. TABLA I Ajustes realizados al relé de distancia tipo Mho. ZONA 1 Hacia adelante 1.910502 [sec. Ω]
Dirección Alcance Ángulo Tiempo
75º Instantáneo
ZONA 2 Dirección Alcance Ángulo Tiempo
Hacia adelante 2.86562 [sec.Ω] 75º 0.3 [s]
ZONA 3 Dirección Alcance Ángulo Tiempo
Hacia adelante 4.7757 [sec.Ω] 75º 1 [s]
Fig 6. Datos para la zona 2 del relé de distancia tipo Poligonal.
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C. Muestre mediante gráficas los ajustes de las protecciones de distancia modeladas.
En las figuras siguientes encontramos gráficamente el comportamiento que tienen los relés tipo Mho y los relés tipo Poligonales: T N E L I S g I D
51,0 [pri.Ohm] 48,0
45,0
42,0
39,0
36,0
33,0
30,0
27,0
24,0
21,0
18,0
15,0
12,0
9,00
6,00
3,00
-27,0
-24,0
-21,0
-18,0
-15,0
-12,0
-9,00
-6,00
-3,00
3,00
6,00
9,00
12,0
15,0
18,0
21,0
24,0
27,0
30,0
33,0
36,0
39,0
42,0
45,0
[pri.Ohm]
-3,00 B5\Cub_3\21_B5_L2_CKT1 R-X Plot
Date:11/20/2015 Annex:
Fig 7. Datos para la zona 3 del relé de distancia tipo Poligonal. Fig 8. Gráfica del ajuste de protecciones de distancia tipo Mho.
TABLA II. Ajustes realizados al relé de distancia tipo Poligonal. ZONA 1 Dirección Alcance reactivo Alcance resistivo Ángulo Tiempo
Instantáneo
ZONA 2 Dirección Alcance reactivo Alcance resistivo Ángulo Tiempo
40,0
20,0
20,
-100,
-80,0
-60,0
-40,0
-20,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,
120,
140,
1
-20,0
Hacia adelante 2.82 [sec.Ω] 5 [sec.Ω] 75º 0.3 [s]
ZONA 3 Dirección Alcance reactivo Alcance resistivo Ángulo Tiempo
60,0
Hacia adelante 1.88 [sec.Ω] 4 [sec.Ω] 75º
Hacia adelante 4.7 [sec.Ω] 6 [sec.Ω] 75º 1 [s]
Los valores de las impedancias que se ajustan en ambos tipos de relés son similares ya que los obtenemos del cálculo de cortocircuitos trifásicos de tal forma que la protección actúe si se presenta alguna falla en el sistema eléctrico. Adicionalmente el ajuste de ángulos se realiza considerando que para la protección de fase se utiliza 75º y para la de neutro 60º, dichos valores son tomados como referencia para los criterios de ajustes de protecciones de distancia. Con esto aseguramos una coordinación correcta de protecciones cumpliendo con las exigencias requeridas por el SEP.
21_B5_L2_CKT1
Fig 9. Gráfica del ajuste de protecciones de distancia tipo Poligonal.
De acuerdo al modelamiento realizado podemos observar que para ambos caso el ajuste se hace para la zona 1 un 80%, para la zona 2 un 120% y para la zona 3 un 200%, cumpliendo con los criterios establecidos para el ajuste de estos tipos de protecciones. Lo que se puede observar igualmente es que la referencia para el ajuste del alcance en los relés tipo Mho es la reactancia, mientras que para los relés tipo Poligonales la referencia del ajuste del alcance lo da la impedancia. II. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Las protecciones de distancia no es utilizada principalmente para calcular la distancia a la que se encuentra la falla sino mas bien determinan si la falla es interna o externa a la zona que supervisan por ende es importante realizar el ajuste correcto de acuerdo a la corriente y voltaje que se presenten para el cálculo respectivo de la impedancia que será ajustada.
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El ajuste que se realiza en un relé de distancia es sobre la base de la impedancia de secuencia positiva desde la ubicación del relé hasta el punto de la línea a ser protegido. La impedancia de la línea es proporcional a lo largo de ella y esta característica es utilizada para determinar la ubicación de la falla, tomando como punto de origen la ubicación del relé. Dentro de los criterios generales para el ajuste de este tipo de protecciones se requiere la protección de un 80% en la zona 1, del 120% en la zona 2 y en la zona 3 es del 200%. Adicionalmente se recomienda utilizar los valores de ángulo para la protección de distancia de 75º para protecciones de fase y 60º para protecciones de neutro. En los relés de protección de distancia tipo Mho el alcance tiene como referencia a la impedancia, sin embargo para la protección de distancia tipo poligonal el alcance tiene como referencia principal la reactancia. III. REFERENCIAS [1] Curso de Estabilidad de Sistemas Eléctricos de Potencia web: http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/esep/material/Curso%20estabilidad,%20Prote cciones.pdf
IV. BIBLIOGRAFÍA Guanoluisa Pilatásig Iveth Daniela , nació en Latacunga-Ecuador, el 2 de febrero de 1993. Realizó sus estudios secundarios en el Instituto Tecnológico Superior “ Victoria Vásconez Cuvi". Actualmente, se encuentra cursando sus estudios en la Carrera de Ingeniería Eléctrica en la Escuela Politécnica Nacional (
[email protected])
